温度对高性能混凝土热力学性能影响的研究1

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1、.温度对高性能混凝土热力学性能影响的研究摘要：高性能混凝土热力学性能对评价混凝土结构的抗火反应至关重要。这篇文章展现了温度对不同类型高性能混凝土热力学性能的影响。分别研究了HSC（高强混凝土）,SSC（自密实混凝土）,FAC（粉煤灰混凝土）三种混凝土在0-800摄氏度下的比热容、热导率和热膨胀系数。同时也研究了钢纤维，聚丙烯纤维以及它们混合物对HSC和SCC的影响。实验结构表明在0-800摄氏度之间，与FAC和HSC相比，SCC具有更高的比热容，热导率和热膨胀系数。利用实验数据得出了不同热力学性能的温度函数

2、。所得的热力学性能关系的数据可以用来评估混凝土结构在火灾下的反应。关键词：热力学性能自密实混凝土高强混凝土纤维混凝土热膨胀系数简介混凝土由于有较好的防火性能，而在首先考虑防火安全的建筑物和其他建筑设施中有着广泛的应用。在过去的几十年中，混凝土技术有了重大研究和发展，并由此产生了高性能混凝土。高性能混凝土包括高强混凝土，自密实混凝土，粉煤灰混凝土和纤维混凝土，他们都有骄傲高的强度，耐久性而且经济，所以得到了广泛的应用。在建筑物中使用高性能混凝土要考虑他们的防火性能。但是，一些最近的研究结果表明新型混凝土如高强

3、混凝土并不能提供和普通混凝土相同的抗火性能。评价建筑结构的防火性能需要了解建筑材料的高温性能。对于混凝土来说，进行防火性能分析需要的性能分析是热学，力学，破坏，和一些特殊性能如火灾一起的脱落。热学性能包括热导率，比热容，热膨胀系数以及质量损失。破坏性能如裂缝，力学性能如强度、破坏、和弹性模数，都对结构的防火性能有很大的影响。除此之外，在一定荷载作用下由火灾引起的脱落，能够改变混凝土结构的防火反应。这些所有的性能随温度的改变而改变，同时受配合比，骨料类型，有无纤维和化学掺加剂的影响。最近的一些研究结果表明，由

4、HSC和SCC组成的结构的防火性能较低，这是由于HSC和SCC的热力学性能的不同。这同时也表明HSC和SCC可以通过掺入钢纤维和聚丙烯纤维来提高其抗火性能。然而，对于纤维是如何提高抗火脱落的研究很少。要想了解其作用机制需要知道混凝土高温性能。虽然对于NSC的高温性能有许多的数据可查，但是对于新型混凝土如HSC,SCC,FRC,和FAC却没有数据可查。这份研究的主要目的是评估高性能混凝土的热力学性能，包括HSC,SCC和FAC的热导率，比热容和热膨胀系数，同时也对纤维对性能的影响有所研究。热导率和比热容的测量

5、范围是20-800摄氏度，热膨胀系数的测量范围是20-1000摄氏度。利用实验数据得出了简单的热力学性能的温度函数。研究意义火灾下温度在混凝土结构中的发展很大程度上取决于建筑材料的热力学性能，也就是混凝土和钢筋。当前，却少有新型混凝土如HSC，SSC和FAC的热力学性能的数据。这篇文章给出了热导率和比热容在20-800摄氏度以及热膨胀系数在20-1000摄氏度的实验数据。这些实验数据得出了热力学性能与温度的函数关系，这些函数关系可以用来计算温度模型和钢筋混凝土火灾下的反应。混凝土的热力学性能在众多的建筑材料

6、中，混凝土有较高的耐火性能。然而，一些最近的研究表明新型混凝土如高强混凝土比普通混凝土抗火性能的低。新型混凝土的低抗火性能...归于强度的快速降低，刚度特性和火诱导剥落的发生。这种剥落经常发生在高强混凝土中是由于低渗透率引起的混凝土高度压实。剥落引起连接处混凝土的脱落，这使得钢筋直接暴露在火中，导致构件强度和刚度的快速降低。为预测结构在火灾中的反应，了解连接构件在火中温度随时间变化的函数是必要的。为了更好的描述这种温度模型，我们就需要知道在20-800摄氏度之间的热力学性能也就是热导率，比热容和热膨胀系数。

7、热导率是当温度垂直梯度为1℃/m时，单位时间内通过单位水平截面积所传递的热量。混凝土中含有不同形式的水，这些水的形式和多少严重影响着混凝土的热导率。混凝土的热导率经常采用稳态法和瞬态法测量。在测量湿混凝土的热导率时，瞬态法要优于稳态法，因为高温下混凝土中的物化反应引起热量的断续的损失。图1显示了NSC的热导率的变化，阴影区显示了不同实验过程给出的数据范围。不同的实验者采用不同的实验仪器，实验方法在不同的实验条件下得出了不同的实验数据。几乎没有标准的实验方法来侧量热力学性能。一般来说，室温下普通混凝土的热导率

8、在1.4和3.6之间。热导率随温度的增加而缓慢降低，且这种降低主要取决于混凝土的配合比，含水量和渗透性。比热容是单位质量物质的热容量，即使单位质量物体改变单位温度时的吸收或释放的内能。比热容主要受混凝土含水量，骨料类型和密实度的影响。图2显示了普通混凝土随温度变化的比热容，阴影区则显示了不同研究者的研究数据范围。这种变化的主要影响因素是实验过程中的混凝土的含水量，骨料类型，实验环境和实验仪器。...热膨胀系数是等