高温对纤维增韧高性能混凝土残余力学性能影响的试验研究

本文通过测定钢纤维、聚丙烯纤维和混杂纤维(聚丙烯纤维和钢纤维)增韧高性能混凝土的高温残余强度和断裂能,研究聚丙烯纤维、钢纤维和混杂纤维对混凝土高温残余力学性能的影响。实验结果表明,钢纤维和混杂纤维,尤其是钢纤维,显著提高高性能混凝土的残余强度和断裂能。聚丙烯纤维对高性能混凝土残余力学性能的影响很小。

聚丙烯纤维混凝土高温后的残余力学性能

伊朗研究人员开展了高温作用后聚丙烯纤维混凝土残余力学性能的试验研究。考虑不同的加热温度和降温条件,测试了7种混凝土配合比(6种聚丙烯纤维混凝土和1种普通混凝土)试件的抗压强度、抗拉强度、弹性模量、开裂方式以及超声速度等残余力学性能,分析了温度、聚丙烯纤维的长度和用量对混凝土试件残余力学性能的影响。试验结果表明,聚丙烯增强混凝土比普通混凝土具有更好的力学性能。通过改变聚丙烯纤维含量和纤维长度,提出了不同的处理方法,以提高混凝土的残余抗压强度和抗拉强度,最大限度地减少火灾后混凝土的劈裂和开裂。

冷却方式对高温后不同类型混凝土残余力学性能的影响研究

为了揭示高温后不同冷却方式对高强、普通及再生混凝土力学性能的影响,以历经温度和冷却方式为变化参数,对灾后的三类混凝土进行单轴抗压试验研究,获取了试件的质量变化率以及轴心受压应力-应变曲线,对比分析了高温后不同冷却方式下3种混凝土试件的峰值应力、峰值应变、弹性模量等力学性能指标的影响规律和能量耗散规律。结果表明:喷水冷却下的再生混凝土受骨料影响,其质量变化率及峰值应变在400℃以下时相对常温为递减趋势;在温度超过400℃后,自然冷却下的峰值应变均比喷水冷却的大,曲线下降段相比喷水冷却的更缓;冷却方式对高强及普通混凝土的抗压强度和弹性模量影响不显著,而对再生混凝土影响较大;温度较低时,普通混凝土的抗压强度和弹性模量退化最快,而温度较高时,再生混凝土退化最快。基于试验结果,提出高温后不同冷却方式下3种混凝土的抗压强度计算式,计算式的决定系数R平方值均大于0.75,表明模型拟合效果较好。

共聚甲醛纤维超高性能混凝土高温后残余力学性能

研究了掺入6、8、12 mm共聚甲醛纤维及钢纤维的超高性能混凝土(UHPC)高温后残余力学性能及微观结构。结果表明:400℃时,仅素混凝土发生爆裂;500℃时单掺钢纤维UHPC试件发生爆裂,单掺共聚甲醛纤维及混掺2种纤维的UHPC试件仍能保持相对完整,后者高温残余强度较高。UHPC中共聚甲醛纤维在高温蒸汽养护后,能与基体紧密黏接,165℃后纤维熔化形成的孔洞能有效缓解并释放蒸汽压,保持混凝土基体完整,防止其在500℃发生高温爆裂。本工作揭示了共聚甲醛纤维在混凝土高温性能方面的作用机理,对其在UHPC中应用有参考价值。

不同混杂纤维掺量混凝土高温后的力学性能

通过对120多块立方体混凝土试块进行高温后力学性能试验,测定聚丙烯纤维和混杂纤维(聚丙烯纤维和钢纤维)增韧高性能混凝土的高温残余强度,研究聚丙烯纤维和混杂纤维对混凝土在800℃高温残余力学性能的影响以及不同含量的钢纤维对混杂纤维混凝土高温性能的影响.实验结果表明:800℃后混杂纤维混凝土残余抗压强度剩余54%,抗拉强度剩余32%,钢纤维能有效提高高性能混凝土的残余强度,聚丙烯纤维对高性能混凝土残余力学性能的影响很小.

高温后HVFA-SHCC的单轴压缩力学性能及本构关系

采用40mm×40mm×160mm棱柱体试件,研究了高温后大掺量粉煤灰-应变硬化水泥基复合材料(HVFA-SHCC)的单轴压缩力学性能,探讨了不同目标温度(100、200、400、600、800℃)和不同冷却方式(自然冷却、浸水冷却)条件下HVFA-SHCC试件抗压强度、弹性模量、压缩韧性、破坏模式及质量的变化.采用扫描电子显微镜(SEM)对试件的微观结构进行分析,获得了高温后HVFA-SHCC单轴压缩性能的劣化机理.结果表明:当温度低于200℃时,温度对试件力学性能及质量损失的影响较小;400~800℃时,试件内部结构变得疏松,残余力学性能劣化严重,尤其是800℃时,试件的抗压强度仅为常温状态的39.9%,弹性模量为常温状态的32.3%,压缩韧性指数为常温状态的59.0%,质量损失率达15.5%;浸水冷却试件的残余力学性能得到了一定程度的提高.同时,基于试验结果,建立了高温后HVFA-SHCC的单轴压缩本构方程.

龄期对高温后高韧性水泥基复合材料力学性能的影响

研究了不同龄期超高韧性水泥基复合材料(ECC)试件高温后的残余力学性能.将ECC试件养护至不同龄期(1,3,7,28d),然后加热至不同温度(200,400,600和800℃),冷却后测量其力学性能.一般来讲,高温后ECC试件的强度和刚度会随着温度的升高而降低,但是在200℃时却有例外;温度相同时,ECC试件的强度和刚度随龄期的增加而增加,且早龄期时增加得非常快.高温前后ECC的微观结构特征可以通过扫描电子显微镜(SEM)法和压汞(MIP)试验分析,结果很好地解释了不同龄期的ECC试件高温后力学性能的变化.

碳纳米管水泥基复合材料高温力学性能实验研究

研究多壁碳纳米管(MWCNTs)掺量(0wt%、0. 05wt%、0. 08wt%、0. 10wt%、0. 20wt%)对碳纳米管水泥基复合材料(CNT/CC)高温力学性能的影响。分别测试了常温时以及200℃、400℃、600℃和800℃高温后CNT/CC净浆试件的质量损失、抗折强度和抗压强度。结果表明:MWCNTs的加入能够降低水泥基体内部蒸汽压和温度梯度,有效地提高水泥基体抗高温爆裂能力。MWCNTs的掺入可在一定程度上降低水泥基材料的高温质量损失,但掺量过大时由于催化剂的热分解,质量损失会有所增加。热作用时,MWCNTs表面和端部易产生一些亲水基团和缺陷位,在一定程度上缓解了水泥基复合材料高温性能的劣化。800℃后,CNT/CC的相对残余抗折强度和相对残余抗压强度分别约为30%~35%和45%~50%。

铁素体不锈钢火灾后力学性能试验研究

中国香港研究人员开展了经历1 000℃高温冷却后的铁素体不锈钢力学性能的试验研究。试验考虑了降温方式的影响,测试了试件的残余力学性能和显微组织。研究结果表明,不同的冷却速率对铁素体不锈钢的强度影响较小,但在一定温度范围内影响应变和Ramberg Osgood参数。以往文献中的设计公式不能准确地预测铁素体不锈钢材料的火灾后力学性能。提出了预测火灾后力学性能的统一设计方程,建立了火灾后应力-应变模型。预测了经历1 000℃高温冷却至室温试件的火灾后应力-应变关系,修正后的应力-应变模型与实验结果具有较好的一致性。

聚丙烯纤维混凝土板火灾后性能变化规律研究

通过模拟火灾现场材料表面实际升温曲线,对普通混凝土板及不同掺量聚丙烯纤维混凝土板进行火灾实验,结果表明:不同于高性能混凝土中常出现的高温爆裂现象,普通混凝土在经历高温与冷却的过程后,内外部温度梯度应力使其出现很大的裂缝。而通过掺加聚丙烯纤维可有效地缓解裂缝宽度,降低高温对普通混凝土的损伤。同时,通过测试高温前后混凝土板底面及侧面回弹值发现,由于混凝土板内部与侧面温度值在空间内分布不同,进而造成混凝土材料回弹值的损失也不一样,使得混凝土板残余力学性能呈空间分布,且与温度场有着直接的关系。

含粗骨料超高性能混凝土高温性能的研究进展

与高性能混凝土类似,含粗骨料超高性能混凝土(Ultra High Performance Concrete with Coarse Aggregate,UHPC-CA)经历高温后残余力学性能会发生变化,甚至出现高温爆裂行为。为了推进UHPC-CA的实际应用进程,结合现有文献分析了含湿量、纤维、加热速率、骨料、加载应力和混凝土强度等因素对UHPC-CA高温爆裂的影响;分析了高温后UHPC-CA的残余抗压强度、残余劈拉强度和残余断裂能等残余力学性能的变化;分析了UHPC-CA高温性能的改善措施。结果表明:随着含湿量、加热速率、加载应力和混凝土强度的增加,UHPC-CA的高温爆裂程度均呈现加重趋势,加入粗骨料与纤维后可减轻UHPC-CA的高温爆裂;随目标温度的升高,UHPC-CA的残余抗压强度与残余劈拉强度均呈现先增大后减小的趋势,残余断裂能逐渐下降;热水—干热组合养护可避免UHPC-CA的高温爆裂,显著改善其高温性能。

高温作用后钼尾矿混凝土单轴受压性能试验研究

为研究钼尾矿混凝土高温后的单轴受压力学性能,进行了不同目标温度(20,200,300,400,600,800℃)条件下钼尾矿混凝土的轴心抗压强度、峰值应变、弹性模量、泊松比、破坏形态及质量变化的试验研究。结果表明:钼尾矿混凝土试件的质量损失率随温度的升高而增加,在800℃时质量损失率平均为6.52%;轴心抗压强度随温度的升高而逐渐降低,800℃时与常温相比平均降低70.04%,且随钼尾矿掺量的增加而降低;而峰值应变随温度的升高先减后增;弹性模量和泊松比都随温度的升高而降低,在800℃时弹性模量和泊松比平均比常温降低88.22%和35.66%。对于弹性模量,大体上随着钼尾矿掺量的增大而减小;而对于泊松比,钼尾矿掺量100%的混凝土略大于掺量50%的混凝土。根据试验结果,建立了钼尾矿混凝土高温后的单轴受压应力-应变本构方程。