混凝土受高温及不同冷却方式影响的性能退化特征对比分析

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1、墨主旦全里里垡笙塑三翌堂查婴盟叁：!混凝土受高温及不同冷却方式影响的性能退化特征对比分析贾福萍崔艳莉候大令鲁彩风(中国矿业大学建筑工程学院．徐州221008)摘要：本文通过对尺寸为150T『Ⅱn×150嗍×150硼，loo啪×loo衄×loo姗混凝土证方体试块在高温后采用“自然冷却”和“睛淋冷却”两种不同冷却方式进行抗压强度试验，得出不同高温后强度变化特征和全过程应力与应变关系。对不同受热温度250℃、450℃、650℃和850℃下，不同冷却方式下混凝土立方体试块的强度和受压变形特性与常温进行丁对比试验研究。试验结果表明，混凝土试块经过高温之后其抗压强度发生了改变，且随着温度的增强抗压强度减

2、弱：不同冷却方式对混凝土的抗压强度的影响不同：在250℃高温后采用“自然冷却”方式下的试块抗压强度较“喷淋冷却”方式强度高；而450℃和650℃高温后“自然冷却”方式下的强度较“喷淋冷却”方式的抗压强度低；850℃高温后的混凝土在正常环境放置7天后发生坍塌，强度完全雀失。试块的极限受压变形性能随温度的升高而增大。试验发现在250℃和450℃之间混凝土试块的抗压性能受冷却方式的影响有不同的退化特征，同时提出不同尺寸的试块高温后抗压强度的尺寸效应系数。关键词：高温，混凝土，冷却方式．性能退化一、引言一般的混凝士结构都在常温(≤60℃)下工作，可按照现行规范进行设计和计算；但存在大量经常地或偶然地

3、处于高温工作状态的结构，如烟囱、冶金车间、核反应堆安全壳等，或建筑火灾后韵棍凝土结构。研究发现混凝土强度在正常和非正常环境下(高温后)灾后衰减特征有明显的区别，对于高温后混凝土的损伤程度或强度损失程度，国内外学者已经进行了一定的研究。““’3“，但仍有许多问题有待于进行更多、更准确的试验研究和理论探讨，因此．开展对高温后混凝土强度的试验研究，具有理论和应用价值。对混凝土材料进行了不同温度、不同冷却方式及不同养护条件等情况下的相关试验，为正确地分析评估结构的灾后承载能力和损伤程度提供依据。但现有研究并未对影响因素进行全面的研究和分析。因此本研究小组对受高温作用后的混凝土性能退化进行一系列的研究

4、。本文对混凝土试块在承受250℃，450℃．650℃，850℃高温后采用不同冷却方式冷却的性能退化进行研究和分析。二、试验设计(一)原材料与混凝土配比试验中，水泥采用32．5级复合硅酸盐水泥，水泥：水：砂：石=1：0．43：1．32：2．80，实测混凝土试块的强度为fcu=38．3盱a。该强度为150m×150mⅨ150Ⅲ试块经标准实验方法测试得到的抗压强度。与该批试件的棱柱体强度值基本一致。(二)加热系统及方法本文为混凝土在高温作用后的力学性能研究项目的～部分，整个项目的工作量比较大，需要进行对比分析。本次试验的试件加热设备是G1vD—05不加载梁节能试验电炉(如图1)，电炉的功率为30K

5、w，控制温度由配套使用的温度控制柜(如图2)进行控制。经过综合考虑。本试验采用如下的加热制度：按10℃／min工业建筑2007增刊1761第七届全围现代结构工程学术研讨会的加热速率加热。试什表面干燥置于炉内进行高温试验，试件的受火温度分别为250℃、450℃，650℃、850℃，达到预定温度后恒温6小时，这样可以使试件内外温度保持一致、。”。然后打开炉盖，迅速从炉内取出试块，并进行冷却。试件的冷却方式分为自然冷却和喷淋冷却两种(喷淋时间控制在45分钟)。试件的编号规则足：zL表示自然冷却。PL表示喷淋冷却；A、B、c、D分别代表250℃、450℃、6∞℃和850℃。标准养护28天后置十自然环

6、境半年后进行试验。试块设计方案及其编号见表l。(三)加荷系统及方法加载试验在中国矿业大学建工学院结构试验宅的电液伺服试验机中进行，每组试块浇筑3个。试验时施加荷载由位移控制，加压时活塞的下降速率为o．2m／min，试验数据全部由“TDs303数据采集仪”自动采集，设定每5秒钟采集～次。加荷试验机如冈3所示：，表1试验设计方案冷却方式，试件温度自然冷却喷淋冷却试常温CW件250zLA(ZLr)PLA(ZLo)编450ZLB(ZLB+)PLB(ZLB+)号650ZLC(ZLC+)PLC(ZLC+)850ZLD‘PLD-(注：带}为100mm×100m仃l×100删试块，不带+为150mm×150

7、mm×150mm试块，常温用cw代替。)图1试验电炉图2温度控制拒图3电液伺服试验机三、试验现象1762从试验中可明显观察到高温后混凝士试块的宏观变化，训表如下‘表2试验现象温度(℃)加温时现象脚包裂缝掉皮疏松状况250少量水蒸气同常温极少无450大量水蒸气，形成水滴泼红细微、少量无轻度650水雾消失灰白明显、较多少龟明显混凝土在升温过程中逐渐失匿，是由立方体试块在20℃～250℃时所含的自由水蒸发所致；在2