混凝土防火中的应用

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1、利用混凝土判定火场温度技术武警学院消防工程系胡晔　　摘要：本文详细介绍了根据混凝土外观、强度和化学成分的变化判定火场温度，火势蔓延方向，判定起火部位，认定起火原因的技术。　　关键词：混凝土；外观；强度；中性化深度；二氧化碳含量；游离氧化钙　　随着我国经济的发展，各类建筑的增多，建筑火灾也越发频繁。有些火灾因发现晚、报警迟、扑救不及时以及自动灭火系统失灵或火灾载荷特别大等原因导致燃烧猛烈，扑救人员难以进入火场，有效扑救难以展开，往往造成火场烧损严重。加之灭火作战中的破拆、水浸、抢救人员和财物等原因使火灾现场严重破坏，常见的有重要证明作用

2、的痕迹物证大部分毁灭，给火灾调查带来极大困难。为顺利展开火灾调查，就要寻找那些不易被彻底破坏而有一定证明作用的痕迹物证，如木炭、混凝土构件、金属等。通过对这些物证进行分析鉴定，发现它们的特征及证明作用，以此为依据分析判断火势蔓延方向，确定起火部位，认定火灾原因。　　建筑火灾中严重烧毁的火灾现场具有以下特点：　　1燃烧范围广，可燃物彻底烧毁　　火灾严重烧毁现场，往往将建筑物的整个着火区域的所有可燃物彻底烧毁，造成火灾现场严重烧毁，给火灾调查工作带来极大困难。　　2燃烧时间长，建筑结构破坏严重　　由于火灾现场火灾区载荷特别大，加

3、之发现晚，报警迟等原因，火灾持续时间长，现场温度特别高，金属和混凝土建筑构件在火灾中变形、断裂或倒塌，甚至将金属、玻璃、陶瓷等熔化，将可燃物几乎全部烧尽。　　3火场遭受多次破坏，现场变化大　　由于火烧、灭火作战和火场破拆等原因，造成现场遭受多次破坏，严重破坏了原始现场的面貌。　　4原始痕迹物证大部分毁灭，现场勘查难度大　　由于常见的可用于证明火势蔓延路线、起火点和火灾原因的痕迹物证(如烧损、烟熏、炭化、灰化、倒塌、火源残体、最初着火物质等痕迹物证)绝大部分遭到严重破坏，这就大大增加了火灾现场勘查的难度。　　因此，对于严重烧毁

4、的火灾现场进行勘查时，就不能按照常规的勘查方法去寻找一般火灾现场中常见的痕迹物证，而要寻找火灾中不易被破坏且证明作用强的那些痕迹物证，通过鉴定发现它们的特征及证明作用，并以此为依据进一步分析火势蔓延方向、确定起火点。　　目前，我国建筑主要是钢筋混凝土结构。建筑火灾发生之后，混凝土的表面会形成开裂、起鼓、脱落、露筋、熔结、弯曲和折断等物理变化和化学组成的变化，这些变化是混凝土在火场中受热温度高低和作用时间长短的具体反映。在火灾现场勘查中，可以根据火场混凝土的物理性质和化学组成的变化程度去判断火灾现场中不同部位的温度。根据不同部位的温度进而

5、判断火势传播的方向和路线，最终查明起火点和起火原因。　　一、混凝土的构成　　混凝土是由水泥、粗细骨料(碎石或卵石及硅质砂)和水混合而形成的一种人造石材，为了增大混凝土的抗拉强度，加入钢筋形成钢筋混凝土。　　混凝土、钢筋混凝土和水泥砂浆饰面之间只是骨料有所不同，其凝结过程和在火场中被烧后发生的物理、化学变化是相同的，这种凝结过程和在火场中的变化都是凝胶材料水泥在起作用。　　水泥是以硅酸钙为主要成分，加以适量的石膏磨细而成。我国的水泥按原料的来源不同可分为普通水泥(P)、矿渣水泥(K)、火山灰水泥(H)，水泥的性质和它的矿物组成之间存

6、在着一定的关系。　　水泥的硬化过程是一个连续的、复杂的物理化学过程，硬化后水泥成分主要包括凝胶体(水化二硅酸三钙)、晶体(氢氧化钙、水化铝酸钙、水化铁酸钙)及未水化的水泥颗粒、游离水、气孔等。　　二、根据混凝土外观和强度变化判定火场温度　　1温度对混凝土强度和外观的影响　　100～150℃时，混凝土通过自蒸作用失去自由水，导致Ca(OH)2晶体进一步结晶，未水化的进一步水化，使混凝土硬而致密，强度增加。160～370℃。混凝土失去水化硅酸钙所吸附的物理水和水化铝酸钙中的水，使混凝土收缩。400～600℃，Ca(OH)2晶体失水引起

7、晶体破坏，使混凝土强度大大下降。因此，混凝土受热温度低于300℃，温度升高对混凝土强度影响不大，甚至使强度增强；受热温度高于300℃，混凝土的脱水收缩超过热膨胀，混凝土体积缩小，而砂子、石子等骨料受热时不断膨胀。两者相反作用的结果，使混凝土发生龟裂，强度下降；400～600℃，由于Ca(OH)2晶体失水，发生晶体破坏，使混凝土失去"骨架"，并且骨料中的石英在560℃由低温型相变为高温型，体积突然膨胀，使混凝土裂缝变大，强度急剧下降。普通混凝土都经不起600℃高温长时间作用，通常把600℃称为混凝土破坏性温度。700～900℃混凝土中的Ca

8、CO3发生分解，使混凝土粉化，强度丧失殆尽。　　2根据混凝土外观变化判定火场温度　　用普通水泥(P)、矿渣水泥(K)、火山灰水泥(H)制成标准混凝土试块，模拟实际火灾升温曲线对试块进行灼