Hintergrund
Im Bereich des Gebäude brandschutzes sind Beton konstruktionen häufig den doppelten Auswirkungen von extremer Hoch temperatur verbrennung und Feuerwassers prüh kühlung ausgesetzt. Dies hat erhebliche Auswirkungen auf die Mikros truktur und die mechanischen Eigenschaften von Beton.
Kürzlich führte ein Forschungs team der Universität Shanghai eine experimentelle Studie durch, die auf der digitalen Bild korrelation stech no logie (DIC) und der akustischen Emissions technologie (AE) basiert. um den Effekt der schnellen Abkühlung bei hohen Temperaturen auf die Bruch leistung von Hoch leistungs beton (HPC) mit hoher Präzision zu analysieren.
Für Details siehe das Papier "Studie über die bruch mechanischen Eigenschaften von Hoch leistungs beton (HPC) mit schneller Abkühlung nach hoher Temperatur"
Experimentelle Plattform
Es besteht aus dem Revealer DIC-System und anderen unterstützen den Geräten.
1. DIC-Messsystem: Revealer DIC 3D-Messgeräte, einschl ießlich 2 ultra hoch auflösenden Hoch geschwindigkeit kameras, siehe Abbildung 1. Die RDIC-Dehnungsfeld-Analyse software unterstützt die Generierung von Verschiebungs-und Dehnung wolken karten in Echtzeit, unterstützt die Analyse der Riss ausbreitung, kann Riss spitzen lokalisieren und Öffnungs winkel berechnen.
Abbildung 1 Revealer DIC-Messsystem
2. unterstützende Ausrüstung:
1) Hochtemperatur-Ofen: bis zu 1000 ° C, Temperatur kontroll genauigkeit ± 1 ° C, Simulation von Hoch temperatur umgebung des Feuers.
2) Hydraulisches Servo: Drei-Biege-Strahl belastung (0,3mm/min Verdrängung steuerung), Lastsensor-Messbereich 0 kN ~ 2000 kN, Hubraum-Sensor-Messbereich 0mm ~ 200mm, exten so meter messbereich 0mm ~ 10mm, verwendet für die synchrone Erfassung von Last verdrängung daten.
3) Akustisches Emissions system: 50-400 kHz Sensor, um das akustische Signal der Riss ausbreitung zu erfassen.
Experimentelle Verfahren
1. Experimentelle Vorbereitung
1.1 Proben vorbereitung: Das Forschungs team bereitete Drei punkt biege balken proben aus zwei Materialien vor: gewöhnlichem Beton (PC) und Hoch leistungs beton (HPC). Die Proben abmessungen betrugen 550mm × 150mm × 100mm, die vor geschnittene Länge betrug 60mm, das Schnitt höhen verhältnis betrug 0,4, die Spannweite betrug 450mm. und das Spann höhen verhältnis betrug 3.
1.2 Hoch temperatur-und Kühl behandlung: Nach dem Vor trocknen wurden die Proben bei hohen Temperatur bedingungen von 20 ° C, 200 ° C, 400 ° C, 600 ° C und 800 ° C behandelt. und dann sofort für 90 Minuten in einen Kühl pool gestellt, um ein Sprinkler-Szenario zu simulieren.
Abbildung 2 Leistungs merkmale von Beton nach hoher Temperatur
1.3 Belastungs test: Die gekühlten Proben wurden einem Dreipunkt-Biegestam-Belastungs test unterzogen. Die Proben wurden mit einer hydraulischen Servo prüfmaschine mit 0,3mm/min beladen, und das Speckle-Bild der Proben oberfläche wurde vom DIC-System gesammelt. Die Ladezeit kurve und die Verschiebung szeit kurve der hydraulischen Servo maschine wurden gleichzeitig auf gezeichnet, und der CMOD-Wert für den Last-Riss-Öffnungs verdrängung wurde von einem Exten so meter auf gezeichnet. Dies stimmte in hohem Maße mit den DIC-Messergebnis sen überein, wie in Abbildung 3 dargestellt.
Abbildung 3 Vergleich der mit DIC und Exten so meter gemessenen CMOD-Werte
1.4 Datenanalyse: Die gesammelten Bilder wurden vom DIC-System analysiert, alle 5 Pixel wurde ein Linien riss gezeichnet, der seitliche Verschiebung sprung punkt wurde analysiert und die Riss spitze wurde lokalisiert. wie in Abbildung 4 dargestellt. Zur gleichen Zeit, Der Schadens prozess von Beton wurde durch Kombination der akustischen Emissions technologie (AE) analysiert.
Fig.4 Schematisches Diagramm der Berechnung der Riss länge
Experimentelle Schluss folgerung
Die Analyse des DIC-Messsystems ergab, dass die HPC-Riss initiierung stufe mit der Temperatur signifikant voran schreitet, von Pre-60 % Spitzen belastung bei Raum temperatur auf Pre-10 % bei 800 ° C. DIC hat gemessen, dass die Riss wachstums rate von HPC nach 600 ° C einheitlich wurde, während der PC bei 200 ° C erweicht wurde, was beweist, dass HPC eine bessere Schnitts telle dichte aufweist. Gleichzeitig wurden die DIC-, Exten so meter-und AE-Messdaten kreuz verifiziert, wodurch auch die Zuverlässigkeit der berührungs losen Messung überprüft wurde.
Experimenteller Ausblick
Durch das Revealer DIC-Messsystem haben Forscher die Auswirkungen verschiedener Material zusammensetzungen und Proportionen auf die Bruch leistung von Beton aufgedeckt. Unter komplexen Belastungs bedingungen kann das DIC-Messsystem die Verformung und Riss entwicklung von Beton in Echtzeit überwachen, bereitstellung dynamischer Daten unterstützung für ein tieferes Verständnis des mechanischen Verhaltens von Beton und Förderung eines höheren Maßes an Forschung und Innovation bei Baustoffen.
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