高溫對(duì)高性能混凝土微觀結(jié)構(gòu)與蒸汽壓的影響.pdf

1、高性能混凝土由于具有比普通混凝土更優(yōu)秀的性能，目前已經(jīng)在各種超高層建筑、大跨度橋梁以及隧道等許多使人類生活更加方便的工程中得到了使用。但是相比于普通混凝土，由于高性能混凝土擁有較低的滲透性，較致密的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，所以當(dāng)其遭受火災(zāi)或者高溫時(shí)，表現(xiàn)出和普通混凝土不一樣的劣化特征，在受熱的情況下高性能混凝土更加可能產(chǎn)生爆裂，嚴(yán)重影響了建筑物的抗火性能，給廣大人民的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來了巨大的威脅。因此，分析高性能混凝土相關(guān)性能與所受溫度之間的關(guān)系，研

2、究高性能混凝土受高溫后產(chǎn)生爆裂劣化現(xiàn)象的原因，對(duì)改善混凝土材料性能、提高結(jié)構(gòu)抗火能力具有重要的意義。
　　本文按照實(shí)際工程所使用的混凝土配合比選擇合適的原材料配制設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C60的高性能混凝土，研究其力學(xué)性能隨受熱溫度的變化規(guī)律，并采用壓汞測(cè)孔法和 X射線 CT掃描技術(shù)對(duì)其微觀結(jié)構(gòu)隨溫度的變化進(jìn)行分析研究，同時(shí)使用自制的儀器設(shè)備對(duì)高性能混凝土受高溫蒸汽壓的變化進(jìn)行了觀測(cè)分析，最后根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)高性能混凝土高溫爆裂的原因進(jìn)行了理

3、論分析。主要內(nèi)容如下：
　　一、通過查閱國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)，綜述了高性能混凝土研究進(jìn)展以及其高溫爆裂機(jī)理的研究狀況。
　　二、溫度對(duì)高性能混凝土基本力學(xué)性能產(chǎn)生的影響。主要測(cè)試經(jīng)過不同溫度燒透的混凝土試件的抗壓強(qiáng)度、劈裂抗拉強(qiáng)度以及軸心抗壓強(qiáng)度，分析其基本力學(xué)性能之間隨同所受溫度的變化關(guān)系。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：高性能混凝土力學(xué)性能伴隨著其所受溫度的升高具有明顯劣化的趨勢(shì)，當(dāng)混凝土受熱在500℃以下時(shí)，混凝土抗壓強(qiáng)度所產(chǎn)生的劣化現(xiàn)象比較緩慢

4、，當(dāng)混凝土受熱大過500℃時(shí)，混凝土力學(xué)性能開始迅速劣化，混凝土抗壓強(qiáng)度變小的趨勢(shì)明顯加快。并且分別歸納出混凝土試件受熱溫度與相對(duì)殘余抗壓強(qiáng)度、相對(duì)殘余劈裂抗拉強(qiáng)度以及相對(duì)殘余軸心抗壓強(qiáng)度的數(shù)學(xué)關(guān)系式。
　　三、混凝土孔隙結(jié)構(gòu)隨收受溫度變化的規(guī)律。主要采用壓汞測(cè)孔法對(duì)混凝土高溫前后的孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)試，并且結(jié)合幾何學(xué)中的分形維數(shù)方法對(duì)高溫前后高性能混凝土孔隙結(jié)構(gòu)隨溫度的的變化規(guī)律進(jìn)行了分析研究，同時(shí)為了更直觀的看到溫度對(duì)混凝土孔結(jié)構(gòu)

5、的影響，本章還使用 X射線 CT掃描技術(shù)對(duì)混凝土試件進(jìn)行掃描觀測(cè)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：混凝土的孔隙率、平均孔徑和總孔體積隨溫度的增大呈現(xiàn)出變大的趨勢(shì)，孔表面積變化沒有明顯的規(guī)律；混凝土孔結(jié)構(gòu)是以孔徑為50nm左右的孔為分界點(diǎn)表現(xiàn)出兩種不同的分形特征的；引起 C60高性能混凝土孔隙分布突變的閾值溫度在350℃左右；通過對(duì)混凝土CT掃描圖片進(jìn)行處理發(fā)現(xiàn)混凝土孔結(jié)構(gòu)的變化趨勢(shì)和通過混凝土孔結(jié)構(gòu)分形維數(shù)所分析的變化趨勢(shì)相似。
　　四、混凝土孔隙水蒸

6、汽壓隨所受溫度以及受熱位置變化的規(guī)律。主要使用自制的試驗(yàn)裝置對(duì)混凝土受熱產(chǎn)生的孔隙水蒸汽壓進(jìn)行了測(cè)試分析。主要結(jié)論如下:混凝土內(nèi)部所產(chǎn)生的蒸汽壓沿著混凝土受火面呈現(xiàn)出梯度降低的趨勢(shì)；混凝土各個(gè)位置產(chǎn)生蒸汽壓的時(shí)間也不相同，受火面最先開始產(chǎn)生蒸汽壓，隨著受熱時(shí)間的增加混凝土產(chǎn)生的蒸汽壓最大值也沿著受熱時(shí)間呈現(xiàn)出梯度變化的規(guī)律。
　　五、高性能混凝土產(chǎn)生爆裂的理論分析。通過采用彈性力學(xué)相關(guān)知識(shí)對(duì)混凝土孔隙結(jié)構(gòu)等微觀特征隨溫度變化的規(guī)律