高温下及高温后混凝土性能研究.pdf

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1、经济·管理·综述建材与装饰2016年2月高温下及高温后混凝土性能研究徐鹏飞刘林江（郑州大学土木工程学院450001）摘要：实际工程中,混凝土被越来越广泛地采用,而近年来火灾事故的高频率发生,凸显了对高温中及其后的钢筋混凝土性能研究的重要性。本文通过对钢筋和混凝土的高温下及高温后的性能变化的概述,对在实际消防工程中出现的问题进行了展望。中图分类号：TU528文献标识码：A文章编号：1673-0038（2016）08-0124-01引言2高温后钢筋混凝土结构的性能结构是维系建筑安全的关键，现代建筑已经淘汰了可燃性材2.1钢筋料木材，而由于石材的自重过大也已被抛弃，取而代之的是非燃高温作用后冷却钢

2、材，可以一定程度上恢复结构的性能。若性材料———钢筋混凝土结构，砌体结构和钢结构。由于砌体结构最高温度≤600℃，普通钢筋性能基本完全恢复。所以，高温后的的高度受限制，钢结构的成本高及抗火能力差。使得混凝土成为普通钢筋的屈服及极限强度高于高温下强度。温度≥600℃发生了使用最为广泛的建筑结构材料。而近年来火灾事故的高频率的脱碳现象使得普通钢筋的强度大幅度降低。常用冷却方式主发生，凸显了对高温中及其后的钢筋混凝土性能研究的重要性。要有喷水、空气、炉内冷却。目前在火灾中常用喷水冷却。经过大1高温下钢筋混凝土结构的性能量试验得出结论，冷却方式对高温后普通钢筋强度影响甚微。1.1钢筋高温后热轧钢筋屈

3、服强度的退化公式如下：钢筋混凝土结构中钢筋主要承受拉力，因此在整个结构中显φy=fTy/fy=1.0T≤330℃=1-3.0×10-4TT>330℃得尤为重要。火灾条件（高温）下，钢筋的强度会影响结构的受力性能，弹性模量的变化则会改变结构的变形能力。工程实例中常2.2混凝土用的钢筋主要有预应力钢筋和非预应力钢筋。降温方式决定了高温后混凝土的力学性能变化。常见的的降从国内外众多学者的研究结果中，我们可以得出以下规律，温方式是自然降温，然而在实际消防中一般采用喷水降温冷却。对于非预应力钢筋，当t≤200℃时，钢筋的fy和fu随温度升高而高温后，钢筋喷水冷却处理后的混凝土强度损失要比经自然冷降低但

4、是降低的速率慢；当温度处于200~400℃时，随温度升高，却的的混凝土损失大许多。两者差异如图1所示。钢筋的屈服强度和极限强度降低速率加快；温度≥400℃后，其速率明显更快。上述各阶段钢筋的屈服强度退化曲线总结如下：T=0～200℃时，φy=1.0T=200～400℃时，φy=-0.0011T+1.22T=400～600℃时，φy=-0.0021T+1.62式中：φy为强度系数且φy=fTy/fy，其中：fy设为钢筋在常温图1下的屈服强度，fTy设为钢筋在T温度时的屈服强度。有关实验数据表明，混凝土中的Ca（OH）2在547℃时开始分在高温环境下，预应力钢筋的强度低于普通钢筋。此外预应解生成

5、CaO，遇水后又将生成Ca（OH）2而导致很大程度的体积力损失也容易发生在高温条件下。由于温度变化而产生的热胀膨胀，这种膨胀将造成强度的大量损失；同时喷水冷却带来的热冷缩现象使得预应力钢筋又发生了应力-应变变化，导致钢筋内冲击又加剧了温度场的不均匀性，这也降低了混凝土的强度。由部产生应力重分布。预应力钢筋的弹性模量也在高温下发生了此可见，水冷却将对高温混凝土带来巨大损伤。极大的改变，所以其伸长应变与温差不再呈线性比列关系。又因3结束语为预应力钢筋和普通钢筋相比，处于一种高应力状态，钢材的松文章通过介绍混凝土结构的两大组成部分———钢筋和混凝弛和蠕变更为显著，所以预应力钢筋会产生极大的预应力损

6、失。土，在高温下及高温后的力学性能，为深入研究高温下及高温后当预应力筋所处环境达到200℃时，其预应力损失将达到45～混凝土结构的性能变化和机理提供了参考资料。目前，国内外对55%；温度达到300℃时，所有预应力全部消失。于高温混凝土的研究主要停留在静力分析中，而在高层建筑物1.2混凝土火灾中需要引起我们重视的是上部建筑物的坍塌引起的动力冲实验表明，混凝土材料的抗压强度较大。然而在高温下，内部击及消防喷水对高温混凝土结构的加剧破坏作用。所以本文对存在的温度场不均匀，极大改变了混凝土的力学性能，混凝土构实际消防救火的过程也具有一定的借鉴意义。件的刚度，受力性能都显著降低，变形性能显著增强，极大

7、降低了结构的安全性。随着温度的升高其抗压强度损失率增大，在收稿日期：2016-2-7200℃内强度损失不大，300℃强度损失严重，600℃后强度大幅度作者简介：徐鹏飞（1995-），男，河南平顶山人，郑州大学土木工降低。常温下，普通钢筋混凝土结构破坏过程缓慢，并具有明显程学院2013级本科生，土木工程专业。标志。高温作用下混凝土结构的破坏是一个急促的过程，几乎没刘林江（1992-），男，四川乐山人，郑州大学土