受冻融影响的纤维陶粒混凝土高温后力学性能试验研究

摘要

陶粒混凝土质轻，同时，由于其良好的热稳定性、较低的导热系数与热膨胀系数，其还具有良好的保温隔热、抗冻抗震、抗裂性（抗收缩、抗蠕变）、抗疲劳性能及耐火性能，近些年来，愈加广泛地被应用于建设工程中。然而，较低的导热系数将会导致构件内部产生较大的温度梯度，从而增大其在高温环境下爆裂的危险性，进而影响构件以及结构的抗火性能。我国北方寒冷地区，一些建筑物以及水工构筑物长期遭受频繁冻融循环的反复作用，其力学性能和耐久性发生劣变，这些建筑物一旦遭受火灾，在高温作用下其安全性能将会受到很大冲击。为分析受冻融作用影响的纤维陶粒混凝土结构的火灾反应，就需要针对其力学性能经冻融损伤后随温度的变化规律以及如何有效地防止其高温下的爆裂问题进行研究。目前国内外针对冻融和高温二因素分别对纤维陶粒混凝土的力学性能、冻融损伤及高温损伤后的评估和修复的研究不乏先例，但针对冻融和高温二因素叠加作用下对纤维陶粒混凝土的相关力学性能分析研究还较为贫乏，没有更为深入系统的分析和完整的结论。基于此，本文通过实验室试配LC30陶粒混凝土，分别制备无纤维、塑钢纤维（HPPF）和聚丙烯腈纤维（PANF）陶粒混凝土，经冻融循环作用后，再分为常温、200℃、400℃、600℃和800℃五个温度段进行高温后相关力学性能及微观特征的试验对比分析。论文得到的结论如下：
　　（1）未经冻融作用时，掺入HPPF、PANF后，在常温-400℃范围内，陶粒混凝土的立方体抗压强度均高于无纤维掺入的陶粒混凝土，在常温-200℃范围内，可较为明显地提高陶粒混凝土的劈裂抗拉强度。冻融后，无纤维陶粒混凝土的残余抗压强度和残余抗拉强度都明显高于其他二者；
　　（2）冻融后，三组陶粒混凝土棱柱体抗压强度均有较为明显地削弱，且变形也较未经冻融作用的混凝土大，在常温-400℃范围内，掺入PANF的陶粒混凝土的峰值极限荷载及其对应的变形都明显小于其他二者，这说明PANF的掺入在此温度范围内，可有效提高陶粒混凝土在冻融循环条件下的抗压强度，并抑制陶粒混凝土产生过大变形，但当温度超过此温度范围时，无纤维陶粒混凝土要明显优于其他二者；
　　（3）未经冻融作用时，常温-500℃范围内，掺入PANF的陶粒混凝土的弹性模量值要明显高于其他二者，超过500℃后，三者的变化趋势类似。冻融后，三组陶粒混凝土的弹性模量值明显减小，并且，掺入HPPF和PANF的陶粒混凝土的弹性模量—温度变化曲线较无纤维陶粒混凝土要平缓；
　　（4）未经冻融作用时，相对于无纤维陶粒混凝土，在常温-400℃范围内，添加了HPPF和PANF的陶粒混凝土水泥基质更为均匀，冻融后，纤维对裂缝的继续开展有较为明显的抑制作用。而当温度超过400℃时，裂缝的开展却愈加明显起来。

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1绪论

1.1纤维混凝土研究概况

1.2 纤维混凝土增强机理

1.3纤维混凝土抗冻机理

1.4 本试验研究工作

2 试验方案

2.1试验材料

2.2 试验使用仪器设备

2.3试验配合比

2.4 试块制作

2.5 冻融循环试验

2.6 高温试验

2.7基本力学性能试验

2.8电镜观测

2.9小结

3 试块表面及内部特征变化

3.1冻融循环试验

3.2经冻融影响后高温试验

4 质量损失

4.1 试验数据汇总分析

4.2 小结

5 试块基本力学性能研究

5.1立方体抗压强度

5.2立方体劈裂抗拉强度

5.3棱柱体抗压强度

5.4弹性模量

5.5 小结

6 微观相貌观察、分析

6.1试验过程

6.2试验分析

6.3 小结

7 结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

参考文献

在校研究成果