纤维混凝土高温后力学性能与恢复

摘要

混凝土是一种多相复合非匀质材料，在高温过程中各相材料发生物理化学变化导致质量减少，强度、刚度和耐久性降低，同时因为蒸汽压力、热膨胀、温度应力的存在，混凝土结构具有爆裂的可能性，提高混凝土抗高温爆裂性能，避免受力钢筋和深层混凝土直接暴露于高温下是保证混凝土结构高温承载力的关键。已有研究结果表明高性能混凝土高温后存在大量的未水化颗粒和具有活性的水化产物脱水相，研究其在合适的水或潮湿环境中强度恢复过程，对不同损伤程度的混凝土结构，采用部分或全部喷水再养护来修复受火损伤混凝土，将显著减少混凝土结构修复所需的费用，带来明显的经济效益。本文针对不同纤维对混凝土高温爆裂和高温后力学性能及其恢复的影响，开展以下工作:
　　(1)研究了含水率7％左右时不同纤维对普通混凝土爆裂的影响，并对比研究了不同纤维对普通混凝土高温前后的抗压和抗弯性能的影响。结果表明，PP长纤维可以有效抑制混凝土的爆裂，而钢纤维会加剧混凝土的爆裂;高温前纤维的加入对混凝土抗压和抗弯强度的影响不大，但是能提高混凝土的韧性，高温后混凝土抗压和抗弯强度普遍下降，PP长纤维的融化加剧了混凝土高温后强度损失。
　　(2)研究了不同纤维高性能混凝土高温后抗压性能和抗弯性能随再养护时间的变化规律，考虑不同温度、不同纤维、不同再养护方式的影响。同时，统计了纤维高性能混凝土高温自然冷却后试件表面裂缝宽度随再养护时间的变化情况。结果表明，不同温度高温后，混杂纤维高性能混凝土抗压和抗弯性能都有一定程度的恢复，其中600℃高温浸水养护60天后，其抗压强度恢复到原强度的90％，抗弯强度恢复到原来的70％左右。纤维的加入能够提高高性能混凝土高温后的抗压和抗弯强度恢复率，混掺钢纤维和PP短纤维的效果最明显。混凝土高温后性能的恢复与试件的再养护类型有非常紧密的关系，浸水养护时高温后混凝土试件抗压和抗弯强度恢复最多。随着浸水养护时间的增加，裂纹宽度减小，400℃高温后初始裂纹较小时，甚至出现裂缝闭合的现象。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 混凝土(纤维混凝土)的高温力学性能

1．2．2 混凝土的高温爆裂及抑制

1．2．3 混凝土高温后再养护的性能恢复

1．3 研究目的与意义

1．4 本文主要研究工作

2 纤维混凝土高温爆裂与残余力学性能

2．1 引言

2．2 试验概况

2．2．1 试验材料及配合比

2．2．2 新拌混凝土工作性和含气量

2．2．3 试验设备与方法

2．3 纤维对混凝土爆裂的影响

2．3．1 初始含水率和温度-时间曲线

2．3．2 高温爆裂试验现象

2．3．3 混凝土试件爆裂统计结果与分析

2．4 纤维对混凝土高温前后抗压性能的影响

2．4．1 抗压强度和破坏形态

2．4．2 受压荷载-位移全曲线与抗压韧性

2．5 纤维对混凝土高温前后抗弯性能的影响

2．5．1 抗弯强度

2．5．2 弯曲荷载-挠度全曲线与弯曲韧性

2．6 本章小结

3 纤维高性能混凝土高温后抗压性能及其恢复

3．1 引言

3．2 试验概况

3．2．1 试验材料和配比

3．2．2 新拌混凝土工作度和含气量

3．2．3 试验设备与方法

3．3 试验现象

3．3．1 初始含水率和温度-时间曲线

3．3．2 质量损失与外观形貌

3．3．3 破坏形态

3．4 抗压强度

3．4．1 抗压强度与温度的关系

3．4．2 不同温度后抗压强度及其恢复

3．4．3 纤维类型对抗压强度恢复的影响

3．4．4 再养护方式对抗压强度恢复的影响

3．4．5 延迟稳定强度和时间

3．4．6 超声波法判定高温后抗压强度

3．5 初始弹性模量

3．6 受压荷载-位移全曲线

3．6．1 受压荷载-位移全曲线与温度的关系

3．6．2 不同温度后受压荷载-位移全曲线及其变化

3．6．3 不同纤维高性能混凝土的受压荷载-位移全曲线及其变化

3．6．4 不同再养护方式下受压荷载-位移全曲线及其变化

3．7 本章小结

4 纤维高性能混凝土高温后抗弯性能及其恢复

4．1 引言

4．2 试验方法

4．3 纤维高性能混凝土高温后抗弯强度及其恢复

4．3．1 抗弯强度与温度的关系

4．3．2 不同温度后抗弯强度及其恢复

4．3．3 纤维类型对抗弯强度恢复的影响

4．3．4 再养护方式对抗弯强度恢复的影响

4．4 弯曲弹性模量

4．5 高温后再养护纤维高性能混凝土弯曲荷载-挠度全曲线

4．5．1 不同温度后荷载-挠度全曲线

4．5．2 不同再养护时间后荷载-挠度全曲线

4．5．3 不同纤维高性能混凝土的荷载-挠度全曲线及其变化

4．5．4 不同再养护方式下荷载-挠度全曲线及其变化

4．6 本章小结

5 纤维高性能混凝土高温后表面裂纹及其恢复

5．1 试验过程

5．2 试验结果与分析

5．3 本章小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢