Mevcut yangın koruma malzemelerinin karşılaştırılması

CFRP'nin kendisi yeterli yangın direncine sahip olmadığından ve CFRP esasen takviye ve onarım için kullanıldığından, yangın koruma malzemesi olarak kullanılmaz. Bu nedenle, düzenlemeler, karbon fiber levhaların beton yapıyı güçlendirdikten sonra, güçlendirilmiş ve onarılmış yapının yüzeyinin korunmasını gerektirir.  . Seçilen yangına dayanıklı malzemeler ve işleme yöntemleri, güçlendirilmiş binanın gerekli yangına dayanıklı dereceye ulaşmasını sağlamalıdır. Güçlendirilmiş yapı diğer özel ortamlarda olduğunda, belirli koşullara göre etkili koruyucu malzemeler seçilmelidir. CFRP demirlemeli beton yapılar için şu anda kullanılan yangın koruma malzemeleri esas olarak şunları içerir:

Kalın yangına dayanıklı boya, ultra ince yangına dayanıklı boya, yangına dayanıklı tahta ve sıradan çimento harcı.

Yangın direncini etkileyen ana faktörler  

Mevcut literatürün özetine göre, CFRP demirlendirilmiş beton kirişlerinin yangın direncini etkileyen faktörler şunlardır: beton koruyucu katman kalınlığı, yük oranı, CFRP demirlendirme miktarı, kaplama kalınlığı, aralık-yükseklik oranı ve yangın geçirmez malzemelerin termal performansı.

(1)  CFRP takviye miktarı: CFRP takviye miktarı arttıkça kiriş orta aralık sapması artar. CFRP takviyesi yüksek sıcaklıklarda başarısız olduğunda orijinal demirbeton parçası orijinal CFRP tarafından taşınan yükü taşıyacağı için, takviye miktarı arttıkça, orta aralık sapma değeri artar. Bu nedenle hem yurt içinde hem de yurtdışında CFRP'nin taşıma kapasitesinin artmasına kısıtlamalar koymuştur. Yerli kod, CFRP-demirlenmiş beton kirişlerin taşıma kapasitesinin %40'lık artışını sınırlar. Amerikan standartı ACI  440.2 R-02, kodun gerektirdiği yangın direnci sınırını elde etmek için takviye edildikten sonra orijinal üyenin yük taşıma kapasitesinin katkısını belirleyerek, CFRP'nin üye yük taşıma kapasitesinin artmasını dolaylı olarak da sınırlar.

 (2) Beton koruyucu katmanın kalınlığı: sapma, beton koruyucu katmanın kalınlığının artmasıyla azalma eğilimindedir. Çünkü koruyucu katmanın kalınlığı ne kadar büyük olursa, çelik ve beton sıcaklıktan o kadar az etkilenir, direnç o kadar fazla uygulanır ve sapma değeri o kadar küçüktür.

(3)   Yük oranı: Ateş altındaki örneğin orta span bölümünün bükme momentinin oda sıcaklığında bölümün nihai bükme kapasitesine oranını ifade eder. Kiriş orta aralık sapması yük oranının artmasıyla birlikte artar. Kaplama kalınlığı ne kadar küçük olursa, değişim hızı o kadar hızlı olur. Yüksek sıcaklıktan etkilenmesi ya da etkilenmemesi, kirişin orta aralık bükme momenti ne kadar büyük olursa olsun, orta aralık sapması o kadar büyük olur. Yalnızca yüksek sıcaklığın etkisi altında, sapma, bükme momentinin değerine daha hassas olur.

(4)   Kaplama kalınlığı: Kaplama kalınlığı arttıkça sapma azalır ve yükseklik-aralık oranı ne kadar küçük olursa, eğri değişim hızı o kadar hızlı olur ve kaplama kalınlığı ekonomik bir değere sahiptir.

(5)   Yükseklik oranı: Yükseklik oranının artmasıyla birlikte sapma artar. Bununla birlikte, değişiminin büyüklüğü hala beton kapağının kalınlığı ve kiriştin takviye oranı gibi diğer parametrelerle ilişkilidir.   

 (6) Yangın geçirmez malzemelerin termal performansı: termal iletkenlik, kütle ısı kapasitesi, kütle yoğunluğu: termal iletkenlik arttıkça, kirişin sapması yavaş yavaş artar, ancak doğrusal olarak değişmez. Bununla birlikte, ısı kapasitesi ve yoğunluk değerlerinin orta aralık sapması üzerindeki etkisi önemsiz olma eğilimindedir. Bunun nedeni esas olarak, termal iletkenlik sabit olduğunda, özel ısı kapasitesi ve yoğunluğunun kesitin sıcaklığı üzerinde önemli bir etkisi yoktur ve malzemenin direncindeki azalma ve sıcaklığın neden olduğu orta aralık sapmasındaki artış daha da önemli değildir.

Genel olarak, birçok etkileyen faktör arasında, kaplama kalınlığı, yük oranı ve aralık-yükseklik oranı yangın direnci üzerinde açık etkilere sahipken, CFRP takviyesinin etkisi, yangın geçirmez malzemelerin termal performansı ve beton koruyucu katman kalınlığı nispeten küçüktür.

Araştırma yönlerini tartışmaya devam etmeye değer  

1. Son demirleme performansının güçlendirilmiş kirişlerin yangın direnci üzerindeki etkisi  

The effect of improving the end anchoring performance on the fire resistance of the reinforced beam was studied by extending the CFRP cloth. Tests show that by strengthening the end anchoring of the beam, its fire resistance performance is improved. However, in actual engineering, for concrete beams to be strengthened, it is impossible to extend the CFRP cloth to the beam-column joints. Therefore, only additional anchors can be used to strengthen the end anchorage, and further research is still needed in this regard.

2. CFRP malzemesinin yangın direncini güçlendirmek zorunluluğu

3. Ateş eylemi altında CFRP arıza modu  

Mevcut literatür çalışmalarının çoğu, ateş altında CFRP'nin arıza modunun, CFRP'nin bağlayıcının arızası nedeniyle düştüğünü ve sıcaklık etkisi altında CFRP-güçlendirilmiş kirişin lif kırıklığının arıza modunun nadiren göz önüne alındığını varsayar. Bu iki başarısızlık modunun yapısal ilişki modelleri tutarsız, bu nedenle sonraki vakayı gelecekteki araştırmalarda göz önünde bulundurmak gerekir.