高強(qiáng)高性能混凝土高溫下蒸汽壓測試及其數(shù)值分析.pdf

1、高強(qiáng)、高性能混凝土（High-Strength and High-Performance Concrete，分別簡稱HSC和HPC）作為一種新型高技術(shù)混凝土，由于其在工程中推廣應(yīng)用的時間相對較短，對其高溫性能的研究遠(yuǎn)不及普通混凝土研究的那么透徹，尤其是其高溫下內(nèi)部蒸汽壓測試分析及高溫對其微結(jié)構(gòu)劣化損傷等方面研究相對甚少，為科學(xué)解釋HSC/HPC火災(zāi)高溫爆裂機(jī)理及成因、提高其結(jié)構(gòu)抗火性能以及拓展其工程應(yīng)用領(lǐng)域，迫切需要展開進(jìn)一步深入研究。

2、本文依據(jù)工程中HSC/HPC原材料的選擇，配制了強(qiáng)度等級為C80的高性能混凝土（不摻聚丙烯纖維簡稱C80HPC和摻聚丙烯纖維簡稱C80PPHPC），并對其進(jìn)行了高溫下蒸汽壓測試及相關(guān)數(shù)值分析研究，以期為揭示HSC/HPC高溫爆裂破壞及聚丙烯纖維抑制爆裂機(jī)理提供一定的實驗基礎(chǔ)和理論依據(jù)。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴對聚丙烯纖維（PP）體積摻量為0、0.2％的C80HPC試件進(jìn)行不同溫度后的強(qiáng)度（立方體抗壓強(qiáng)度、劈裂抗拉強(qiáng)度和彎折強(qiáng)度

3、）試驗。結(jié)果表明：三種強(qiáng)度整體上均隨受熱溫度的升高呈現(xiàn)不同程度的衰減趨勢；當(dāng)受熱溫度在400℃之前，混凝土的強(qiáng)度降低幅度均比較緩慢；400℃以后，強(qiáng)度下降均較顯著，混凝土內(nèi)部劣化損傷較為嚴(yán)重。⑵設(shè)計制作了基準(zhǔn)素混凝土、基準(zhǔn)加筋混凝土、PP纖維混凝土和PP纖維加筋混凝土四類混凝土板，組裝自制了一套專用于混凝土蒸汽壓的測試裝置，利用該裝置對高溫電阻爐加熱下無荷載作用的混凝土板進(jìn)行蒸汽壓試驗研究。結(jié)果表明：HPC板受熱面均發(fā)生了不同程度爆裂剝

4、落，而PPHPC板均未發(fā)生爆裂，且PPHPC相應(yīng)深度測點處的蒸汽壓力峰值均明顯小于HPC的；各類混凝土板內(nèi)部蒸汽壓力均隨溫度和時間的升高呈現(xiàn)先增大后減小的變化規(guī)律，并且內(nèi)部水蒸氣均表現(xiàn)出由受熱面到背熱面不斷遷移的趨勢；PP纖維可有效降低其蒸汽壓力峰值，減小高溫爆裂的風(fēng)險。⑶為切合工程實際，設(shè)計制作了基準(zhǔn)加筋混凝土和PP纖維加筋混凝土兩類板，對混凝土板進(jìn)行均布加載與明火耦合作用，并利用上述自制測試裝置進(jìn)行蒸汽壓試驗研究。結(jié)果表明：均布加載

5、與明火耦合作用下基準(zhǔn)加筋混凝土板的爆裂剝落程度均較無荷載作用下的同類板嚴(yán)重，且同類板中相應(yīng)深度測點處的蒸汽壓力峰值均較大；各類混凝土板內(nèi)部蒸汽壓力均隨溫度和時間的變化趨勢與無荷載作用下的基本一致；PPHPC板中蒸汽壓力峰值均明顯小于HPC的，PP纖維的摻入改善了混凝土的抗爆裂性能。⑷對HPC和PPHPC進(jìn)行不同溫度后的壓汞試驗。結(jié)果表明：隨著溫度的不斷升高，HPC和PPHPC的孔隙率和平均孔徑均呈現(xiàn)明顯增大趨勢；同一溫度下，PPHPC的