包裹体爆裂测温法测定混凝土内部温度的研究

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发布时间：2021-09-06

资料介绍

包裹体爆裂测温法测定混凝
土内部温度的研究
章冕
(广东省电力设计研究院，广州 510000)
[摘要] 通过对埋设热电偶的不同类型混凝土分别加热到300 oC、500 oC、700℃ 后，对混凝土内部埋设热电偶处周边
的石英砂提取试样，运用包裹体爆裂法检测试件内部经历的最高温度，并与热电偶测温法所测得的温度做比
较，验证包裹体爆裂测温法的准确性，并检验包裹体的不可复现性。结果表明，包裹体爆裂法与热电偶测温
法所得出的结论基本上还是一致的。
[关键词] 混凝土；包裹体；热电偶；高温
[中图分类号] TU502．4 [文献标志码] A [文章编号] 1001—523X(2011)09—0047-05
ERESEARCH oN DETECTING INTERNAL TEM PERATURE BY
THE APPRoACH oF INCLUSIoN DECREPITATIoN
Zhang Mian
[Keywords]
建筑物遭受火灾后，结构受热而升温，由于混凝
土是热惰性材料，结构内部将产生不均匀的温度场。
与之相应，混凝土材料性能恶化，发生截面应力和结
构内力重分布，结构性能下降，出现不同程度的损
伤。火灾后建筑结构检测评定和可靠性鉴定是一门
新兴学科。我国普通混凝土结构有关规范中规定了
一些常规的结构鉴定方法¨ ，但他们都不适用于
火灾作用后的结构鉴定工作。到目前为止，尚没有
一种完善的检测技术能够有效的应用于工程实际。
在实际工程检测中大都采用两种或几种能相互弥补
的方法进行综合评判。从火灾科学的发展和工程应
用的角度出发，都迫切需要进一步探索能够准确测
试混凝土内部温度的技术和方法。
本文探讨一种新的测温方法，尝试通过包裹体
收稿日期：2011—06—15
作者简介：章冕(1982 )，男，广东汕头人，毕业于河南工业大学，硕士
研究生，助理工程师，现从事设计工作。
的爆裂即包裹体爆裂测温法来对不同类型的混凝土
试块内部温度进行测量且检验其不可复现性，并在
各混凝土试块内部埋设热电偶利用热电偶测温法，
通过热电偶所测得的实际温度与包裹体爆裂测温法
进行对比。
1 包裹体测温法原理
包裹体是在矿物结晶时由于种种原因，造成了
结晶构造的缺陷和空穴，这些地方被成矿溶液所填
充，随着晶体的生长，逐渐被密封成为包裹体。
当温度升高使包裹体达到均一温度后，若再继续升
温，包裹体的内压将急剧上升，当内压大于包裹体腔
壁所能承受的压力时，包裹体发生爆裂，同时发出响
声，此时的温度称为包裹体的爆裂温度。通过对
混凝土微观结构的分析，发现天然砂中的石英矿
物赋存较丰富的多成因、多期次的流体包裹体，
这些流体包裹体精确记录了混凝土在火灾中经
历的最高温度，因此，对火灾中烧伤的混凝土构
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第9期章冕：包裹体爆裂测温法测定混凝土内部温度的研究第38卷
件，分别由其表面向内部不同深度来取样，选取
石英颗粒进行包裹体爆裂实验，即可依据包裹体
的爆裂谱线特征测定混凝土内部的火灾温度 ]。
该法测温具有速度快、成本低、测温精确的特点，
而且样品处理简单。
2 实验概况
2．1 原材料
本试验制作了普通混凝土混凝土试件CON和
体积率为0．5％和1．0％的钢纤维混凝土试件各三
组，各组混凝土试件尺寸均为150 mm×150 mm×
150 mm，其中所有混凝土试件的细骨料全部选取富
含包裹体成份的石英砂(经检验本包裹体起爆区间
大概在135～570％)，且级配良好，其他材料与普通
混凝土材料相同，混凝土基体强度为C40。
2．3 试验方法
1)本文为了测量升温过程中普通混凝土和钢
纤维混凝土的温度，首先在各混凝土中截面指定位
置处(见图1)预埋热电偶。在高温炉中对混凝土采
用不同的加热温度、钢纤维掺量等因素，一次升降温
实验中，按照加热速度为8—10~C／min对试件施加
高温荷载，并恒温1 h，通过温度采集仪进行热电偶
测温实验，获取各混凝土内部的最高温度。
2)所用混凝土试块加热完成后冷却至室温，接
着吊装到地面，利用砂轮切割机沿横向按照规定距
离(埋入热电偶的位置)切成一小薄片，提取各系列
混凝土内部有埋设热电偶周围的石英砂，每个位置
选取3个样品，样品经过筛洗处理后，利用Jz一05A
型混凝土构件热损伤测温仪和x—Y衍射仪，对样
品进行包裹体实验，测定火灾中构件经历的最高温
度。具体试样编号见表1。
I
C 舍
35 nllll 40 111111 l
D B A
图1 试件中截面测点布置示意
3 实验结果与分析
3．1 包裹体爆裂温度的不可复现性试验结果
根据流体包裹体的基本假设，通过实验验证流
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体包裹体的爆裂反应是不可复现的，并且严格受温
度的控制，不受恒温时问及外界其它环境因素的影
响。即证明当混凝土石英中的包裹体在火灾中达到
某一高温并发生爆裂后，火灾后重新加热实验，在此
高温之前不会再出现包裹体爆裂现象，从而论证混
凝土石英中的包裹体爆裂谱线准确反映了火灾中混
凝土体内各点的最高温度。
首先选取掺人本章试验所用混凝土的石英砂试
样，经过试验后进行如下2组试验结果：
1)样品从室温开始加热，按20a【=／rain加热到
600oC，X—Y记录仪给出第一条爆裂曲线，见图2
(a)中曲线1，该曲线从135℃ 开始一直到600~C，分
别在208℃ 、415℃ 和573 oC出现三个峰值，其中
573 oC是石英 —B相变峰值，说明出现了爆裂现
象。然后取出石英试样，待其恢复常温后，再次加
热，得到第二条爆裂曲线，图2(a)的曲线2，此爆裂
曲线基本平直，没有出现包裹体爆裂现象。
2)样品从室温开始加热，按20oC／rain加热到
370oC，X—Y记录仪给出第一条爆裂曲