高温后喷水冷却机制砂混凝土的性能研究

以受热温度为变化参数,进行了高温后机制砂混凝土圆柱体抗压强度试验,分析了高温后喷水冷却试块的表面状况、烧失率和抗压强度变化情况。研究表明：高温后喷水冷却的机制砂混凝土试块颜色呈现出青灰-灰白的变化趋势;喷水冷却试块遍布孔洞,严重剥落;当混凝土强度等级为C50以上,或温度高于600℃时,喷水冷却的烧失率急剧增大。升温是劣化机制砂混凝土抗压强度的重要因素,800℃时,喷水冷却试块的残余抗压强度仅为常温时的19.02%。基于试验数据拟合了高温后喷水冷却下机制砂混凝土圆柱体试块的抗压强度计算公式。     

冷却方式和高温对混凝土劈裂抗拉强度影响

高温下混凝土结构在消防射水扑救时的力学性能会严重恶化,特别是其抗拉强度的降低尤为显著。为了深入研究不同高温、不同冷却方式对混凝土材料的劈裂抗拉强度的影响,对工程中常用的强度等级为C35的商品混凝土试件进行300,600,800℃高温加热,并分别采用自然冷却和水冷却两种方式降温,观察分析试件的物理化学变化规律及其原因。再将试件静置3周以上,分别进行巴西圆盘劈裂试验。研究结果表明:水冷却和高温对混凝土试件物理化学特性及劈裂抗拉强度影响很大,而且随着温度升高这种影响比自然冷却时更为明显,主要表现在当加热温度超过300℃后,水冷却造成的拉伸强度下降程度明显大于自然冷却的试件。在试验研究结果基础上,建立了考虑冷却方式影响的三段式温度-冷却损伤演化方程,并确定出相应的特征参数。     

不同强度等级的机制砂和天然砂混凝土的高温后性能响应

混凝土原材料及强度等级不同其火灾高温响应不同,根据目前大量使用机制砂拌制混凝土的现状,研究不同强度等级的机制砂和天然砂混凝土遭遇火灾高温后产生的损伤破坏及差异,对高温作用后的混凝土测试其抗压、劈拉强度及孔隙结构,分析不同混凝土不同温度作用后力学性能、孔隙率和孔径分布的变化。结果表明,不同温度作用后混凝土性能的响应及变化规律基本相同。不同强度等级、不同种类砂子,混凝土强度损失变化规律基本相似,但强度等级越高,下降速率越大;抗压强度400℃之前下降较慢,之后强度下降迅速,尤其500～600℃抗压强度陡降,800℃后强度基本丧失;劈裂抗拉强度随温度升高急剧下降,但仍在500～600℃内强度下架速率最快,800℃后强度基本丧失;相同强度等级下机制砂混凝土抗压强度下降速率略高于天然砂混凝土。各种混凝土孔隙率及不同孔径所占比例随温度变化相似,均呈现出总孔隙率增加、无害孔及少害孔数量降低,有害孔及多害孔数量增加的趋势。不同强度等级、不同种类砂子,混凝土内部孔隙结构变化规律与抗压强度变化规律一致。     

再生混凝土经高温冷却后抗压强度试验研究

为探究再生混凝土高温后性能,为火灾后再生混凝土建筑物的强度评价提供参考,主要对再生混凝土试件经高温处理后的抗压强度水平,以及不同再生骨料取代率下试件高温后的抗压强度差异进行分析。结果表明：全温度范围内,普通混凝土和再生混凝土经相同温度高温处理后并未出现外观上的明显差异;温度处于20℃～300℃范围内时,残余抗压强度和常温数值均未出现较大差异;温度提升至400℃～600℃范围内时,再生混凝土和普通混凝土相对残余抗压强度均快速大幅下降,其中再生混凝土降幅相对更大;进一步提高温度至800℃,此时各组混凝土残余抗压强度相差不大。     

早龄期混凝土高温性能试验研究

针对目前施工工地频繁发生火灾,如何处理现场上经历火灾后的混凝土构件的问题,提出了研究早龄期混凝土高温性能的思路。对强度等级为C30的早龄期混凝土进行了高温试验,探讨了受高温时的龄期、高温目标温度和冷却方式对试件经历高温后可恢复的残余强度的影响。研究发现：这3个因素对早龄期混凝土高温后残余抗压强度影响较大。养护龄期3d时的混凝土试件高温后可恢复的残余强度最大;龄期为7～28d的混凝土经受高温后,在两种冷却条件下,随着所经受的高温温度增大,其可恢复的残余强度变化趋势类似;小于28d龄期的试件喷水冷却后,其可恢复的残余强度比自然冷却的明显提高,与28d龄期混凝土受热后残余强度的规律相反。     

高温对再生混凝土力学性能影响的试验研究

通过对再生混凝土在不同温度和时间下的灼烧和不同的冷却方式,研究各因素对再生混凝土强度的影响,采用C40再生混凝土配合比进行试验。研究发现,再生混凝土加热温度越高,强度下降越明显;加热时间越长,强度下降越明显,但短时间高温后再生混凝土强度不降反升;喷水冷却时再生混凝土的抗压强度低于自然冷却。     

高温下不同等级衬砌混凝土力学性能试验研究

对四个等级的衬砌混凝土,C30,C40,C50,C60试块分别在300℃,500℃,700℃,900℃下进行了强度、峰值应变及弹性模量等力学性能试验研究,总结了高温下不同等级混凝土这些力学指标的变化规律。试验结果表明,高温下混凝土的抗压强度总体上随着温度升高而降低,混凝土的等级越高,高温下强度衰减得越快;混凝土等级及所处温度对混凝土的峰值应变有明显影响,混凝土的峰值应变随着温度的升高而逐渐增大,700℃以下,等级越高峰值应变增长幅度越大;弹性模量总体上随着温度升高而降低。     

不同冷却方式下高温混凝土性能研究

对混凝土立方体试件进行高温烧结,分析了试件外观裂缝的产生和发展,质量损失率等宏观变化。通过对高温混凝土试件在不同冷却方式下的抗压强度、劈拉强度进行力学性能试验,对比出不同冷却方式下高温混凝土的抗压强度及劈拉强度的差异和变化趋势,解释了高温混凝土强度变化的原因,拟合出对应的强度变化曲线。结果表明:高温混凝土经自然冷却后出现强度反弹迹象,在400℃达到峰值39.9 MPa;喷淋冷却使得混凝土抗压强度在500℃达到峰值36.7 MPa,在500℃后,强度高于自然冷却后的混凝土强度。劈拉强度随着温度升高持续降低,800℃时强度损失达到80%。该研究可为受高温后的混凝土结构的设计、分析提供理论依据。     

冷却方式对不同等级高性能混凝土的影响

以高压水枪喷射模拟消防射水对高温试块进行冷却处理,并与采用自然冷却方式的试块进行加载破坏试验对比研究,总结冷却方式对不同等级HPC(高性能混凝土)残余抗压强度的影响。试验结果表明:自然冷却条件下,HPC残余强度整体呈衰减状态,在300℃时略有升高;在射水冷却条件下,HPC残余抗压强度一直呈衰减状态。相同温度等级条件下,HPC采用射水条件下冷却后其残余强度均低于自然冷却的残余强度,自然冷却的残余抗压强度最高的为射水冷却残余强度的1.3~1.5倍。     

高温后再生混凝土受压强度退化及微观结构性能分析

为研究高温作用后再生混凝土受压强度退化机理及高温作用对再生混凝土微观结构的影响,配制C30全天然骨料混凝土和全再生骨料混凝土,观测了受0、300、400、500℃高温后两种混凝土的表观物理现象并测试其抗压强度,选取典型样本,利用超景深三维显微系统观察四种温度作用后两种混凝土的微观结构形貌,对比分析其骨料和砂浆的界面特征,从微观角度解释界面特征对其宏观受压破坏现象产生的影响。结果表明:当受热温度小于400℃时,再生混凝土强度损失率大于天然混凝土,天然混凝土抗压强度及温度稳定性较好;但当受热温度大于400℃时,再生混凝土强度损失率较小,高温稳定性较好;高温前后再生混凝土薄弱面破坏先后顺序相同。     

高温后静置轻骨料混凝土力学性能试验研究

研究了高温作用温度、静置时间和冷却方式对高温后轻骨料混凝土抗压强度的影响。结果表明,随着温度的升高,轻骨料混凝土的抗压强度基本呈降低趋势;自然冷却试件在温度低于900℃时,抗压强度随着静置时间的延长基本趋于稳定;900℃高温作用后,试件的抗压强度随静置时间延长明显降低。喷水冷却试件在温度低于300℃时,抗压强度随静置时间的延长基本保持不变;500℃和700℃作用后抗压强度随静置时间延长明显提高;900℃作用后,抗压强度随静置时间延长大幅降低。静置1 d时,各温度作用后自然冷却试件的强度均高于喷水冷却试件;静置14、28 d时,经500、700℃作用后,喷水冷却试件强度高于自然冷却试件。     

机制砂混凝土在高温后的强度和耐久性研究

在对原材料性能测试和混凝土配合比试验的基础上,对C30机制砂混凝土开展了高温后的强度和耐久性试验研究.对比研究了高温后无腐蚀,高温后酸腐蚀和高温后碱腐蚀3种情况下机制砂混凝土的强度和相对动弹模量的变化规律.试验结果表明机制砂混凝土在高温后,抗压强度和相对动弹模量都显著降低,并随温度的增加降低的幅度有增大趋势;机制砂混凝...     

Q690钢材高温后的力学性能试验研究

通过升温、冷却和拉伸试验,对历经300~900℃高温后的Q690钢材在自然冷却和浸水冷却条件下的力学性能展开试验研究。结果表明：经高温冷却的Q690钢材在不同温度和不同冷却方式下有不同的外观特征;受热温度超过500℃时,高温冷却对Q690钢材的弹性模量影响很小,对其强度和伸长率影响较大;当受热温度不超过700℃时,Q690钢材高温后的强度和伸长率在两种冷却方式下具有基本相同的变化规律;在700~800℃之间,不同冷却方式对Q690钢材高温后强度和伸长率产生影响,且随温度升高差别愈加明显,自然冷却条件下强度降低且伸长率增大,浸水冷却条件下强度增大且伸长率减小。将Q690钢材高温后力学性能与Q235钢材和Q460钢材比较,认为不同强度等级钢材高温后的力学性能差别显著,在自然冷却条件下较高强度钢材（Q690）的强度衰减和延性增长大于较低强度钢材（Q235和Q460）的。根据试验结果,建立了不同冷却条件下的高温后各力学参数与受热温度之间的数学模型,该模型可用于火灾后Q690钢结构的承载能力的评估。     

热冲压球壳Q235钢材高温后力学性能试验研究

为研究热冲压球壳Q235钢材高温后的力学性能,对经历400~900℃高温后由自然冷却和喷水冷却到常温空心球加工制作成的受拉试样进行拉伸试验,得到高温冷却后该材料的应力-应变曲线、弹性模量、屈服强度、抗拉强度和断后伸长率,并与普通Q235钢高温后力学性能进行了对比。研究结果表明：当经历温度不超过500℃时,钢材高温后强度与断后伸长率在两种冷却方式下变化规律基本类似,且变化很小。当经历温度超过500℃后,不同冷却方式对材料高温后强度与断后伸长率产生明显影响,且温度越高,相差越大,自然冷却方式下,随着温度的升高,强度降低而断后伸长率变大。喷水冷却方式下,抗拉强度增大而伸长率减小,屈服强度在500~700℃之间逐渐增大,700℃之后又快速下降。弹性模量受经历温度与冷却方式的影响较小。     

高温后再生混凝土的残余抗折强度

完成了150块不同再生粗骨科取代率(0%、30%、50%、70%、100%)下再生混凝土棱柱体试块在20℃～800℃下的高温试验.通过对高温中和高温后试验现象与数据的对比,研究了高温后再生混凝土的残余抗折强度,分析了高温后再生混凝土的残余抗折强度与经历温度之间的相互关系与变化特点,同时与已有高温后再生混凝土的残余抗压强度进行了对比分析.最后,提出了基于试验统计的再生混凝土残余抗折强度与经历温度之间的建议公式.结果表明:随经历温度的升高,高温后再生混凝土的残余抗折强度整体上逐渐下降;与残余抗压强度相比,再生粗骨料取代率对高温后再生混凝土的残余抗折强度影响不明显.     

高温对高强高性能混凝土抗压强度影响机理研究

研究了300、500、800℃高温条件对高强高性能混凝土抗压强度的影响,采用XRD、热分析等方法测试了高温作用后水泥浆体和骨料的物相组成、热稳定性等微观结构,以探讨不同高温条件对高强高性能混凝土抗压强度影响的机理。结果表明,300℃高温条件下,高强高性能混凝土内部形成高温蒸养环境,促进其抗压强度提高,较105℃烘干强度提高了31.6%～42.2%;500℃和800℃高温条件下,高强高性能混凝土中水泥浆体的水化产物随温度的升高大量分解,导致混凝土的抗压强度逐渐降低,当温度达到800℃时,其抗压强度与105℃烘干强度相比下降了30.5%～35.9%。     

硅灰和骨料对混凝土耐高温性能的影响

混凝土暴露在高温下,其组成材料经历不同的体积变化与损伤时就会产生裂纹使得耐久性能与力学性能降低,胶凝材料与粗骨料在其中起着重要作用。在此对比掺入10%硅灰和采用碎石、页岩陶粒对混凝土高温后强度损失的影响与形貌变化。高温后持续荷载下的徐变至关重要,所以还对比了不同骨料类型与荷载对混凝土徐变的影响。结果表明：400℃后混凝土强度明显下降,硅灰的掺入增大了强度降幅。轻骨料混凝土的残余抗压强度在高温下远高于常规混凝土,且内部由于热膨胀应力的缓解出现了较少的裂缝。当施加恒载时,500℃以下轻骨料混凝土变形大,超过500℃,普通混凝土变形高于轻骨料混凝土。     

高温-水冷却对混凝土抗冲击性能影响试验研究

将C35强度等级混凝土试件在常温20℃及高温加热(200,400,600,800℃)后分别经自然冷却和浸水冷却处理后,利用波形整形器改进后的直径100 mm的分离式霍普金森压杆(SHPB)装置,对其进行不同加载率(冲击速度8.2,14.56,18.78 m/s)下的冲击压缩试验。研究表明:在同一加热温度下,随着加载率的增大,混凝土试件的峰值应力增大,相应破碎程度明显增加;而随着加热温度的提高,试件破碎由劈裂破坏向压酥破坏转变。对比分析自然冷却和水冷却处理试件的试验结果,表明:经过水冷却的试件强度在加热温度为400℃之前,等于或略高于相同加载率下自然冷却的试件强度,而加热温度高于400℃后则明显低于自然冷却的试件,因此可近似取400℃是高温水冷却损伤的阈值。通过物理化学分析得出其动力学特性影响的内在机理,主要体现在内外温差产生的内应力、二次水化反应、化学作用产生的分解和膨胀作用等。     

钙质骨料混凝土抗压强度的高温损伤机理

研究了高温后钙质骨料混凝土(C30)残余抗压强度的变化规律,同时借助热重试验、扫描电镜试验和压汞试验对与钙质骨料混凝土同水灰比和经历相同高温冷却条件处理的硬化水泥浆(HCP)进行了微观试验研究.结果表明:HCP在中低温段(100~300℃)的二次水化反应对钙质骨料混凝土在该温度区段的残余抗压强度有很大影响.钙质骨料混凝土高温后残余抗压强度和高温后HCP孔隙率之间具有良好的负相关性.     

高温后混凝土的碳化与氯离子侵蚀试验研究

为了研究混凝土在高温后的耐久性能，通过试验对C30混凝土经历100～800℃高温后的残余抗压强度、碳化规律及氯离子侵蚀规律展开研究。将高温后混凝土残余强度与已有成果对比分析，提出高温后抗压强度折减系数的计算式；设计开展高温后碳化试验明确了高温中性化深度与混凝土残余强度的线性关系，并提出了高温后混凝土碳化系数与最高受热温度之间的简化计算式；高温后混凝土抗氯离子侵蚀能力大幅下降，混凝土中不同深度处的氯离子含量随高温温度线性增加，且在200、700℃时出现较大幅提升。