混凝土的高温力学性能研究

第２７卷第６期　２０１１年１１月　后勤工程学院学报　ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　Ｌ０ＧＩＳＴＩＣＡＬ　ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ　ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ　ＶｏＩ．２７　Ｎｏ．６　ＮＯＶ．２０１１　

文章编号：１６７２—７８４３（２０１１）０６—０００１３—０６　ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２—７８４３．２０１　１．０６．００３　

混凝土高温力学性能及数学模型研究评述　

李忠友，刘元雪　

（后勤工程学院军事建筑工程系，重庆４０１３１１）　

摘要　分析了高温作用下混凝土内部发生的物理化学变化及其对混凝土力学性能　

产生的影响。通过对国内外部分混凝土高温力学性能试验成果总结分析，得到了混凝土　

高温作用后抗压强度、抗拉强度及弹性模量等力学性能的劣化规律。在对混凝土高温数　

学模型进行总结归纳的基础上，深入探讨了不同模型的特点以及存在的不足，为进一步研　

究混凝土结构的高温力学性能提供参考。　

关键词混凝土；高温；力学性能；数学模型　

中图分类号：ＴＵ５２８．０１　文献标志码：Ａ　

Ｒｅｖｉｅｗ　ｏｎ　Ｃｏｎｃｒｅｔｅ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ａｎｄ　Ｈｉｇｈ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ　Ｍｏｄｅｌｓ　

ＬＩ　Ｚｈｏｎｇ—ｙｏｕ，ＬＩＵ　Ｙｕａｎ—ＸＵＯ　

（Ｄｅｐｔ．ｏｆ　Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ＆Ｃｉｖｉｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＬＥＵ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ　４０１３１　１，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｔｈｅ　ｐｈｙｓｉｃａｌ　ａｎｄ　ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｃｈａｎｇｅ　ｏｆ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｓｕｂｊｅｃｔｅｄ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｈｉｇｈ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　Ｏｉｌ　ｔｈｅ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｍｅ・　ｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｈａｖｅ　ｂｅｅｎ　ａｎａｌｙｚｅｄ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｓｏｍｅ　ｒｅｌａｔｉｖｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ａｔ　ｈｏｍｅ　ａｎｄ　ａｂｒｏａｄ，ｔｈｅ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｓｕｂｊｅｃｔｅｄ　ｔｏ　ｈｉｇｈ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｓｕｃｈ　ａｓ　ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ，ｔｅｎｓｉｌｅ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ａｎｄ　ｅｌａｓｔｉｃｉｔｙ　ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ　ａｒｅ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｓｕｍｍａｒｉｚａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｈｉ【ｇｈ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ　ｍｏｄｅｌｓ，ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓ—　ｔｉｃ　ａｎｄ　ｉｎｓｕｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｍｏｄｅｌｓ　ａｒｅ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．’ｒｈｅ　ｒｅｓｕｌｔ　ｐｒｏｖｉｄｅｓ　ｔｈｅ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｆｏｒ　ｆｕｒｔｈｅｒ　ｓｔｕｄｙ　Ｏｉｌ　ｈｉｇｈ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｐｅｒｆｏｒｍ—　ａｎｃｅ　ｏｆ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ；ｈｉｇｈ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ；ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｙ；ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ　ｍｏｄｅｌ　

Ｓｅｒｉａ１　Ｎｏ．４７３　Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ．２００８　矿业快报　ＥＸＰＲＥＳＳ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　ＯＦ　ＭＩＮＩＮＧ　ＩＮＤＵｓＴＲＹ　总第４７３期　２００８年９月第９期　

高温对混凝土力学性能的影响分析　

王文兵　（安徽理工大学土木建筑学院）　范宏亮　（杭州西溪投资发展有限公司）　摘要：对混凝土在高温和常温时力学性能进行试验对比，分析了高温下的混凝土抗压强度、　抗拉强度、弹性模量、应力应变关系等力学性能的影响因素及变化规律。　关键词：混凝土；力学性能；高温　中图分类号：ＴＵ５２８．１　文献标识码：Ａ　文章编号：１００９－５６８３（２００８）０９－００５０－０３　

Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　Ｈｉｇｈ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｏｎ　Ｃｏｎｃｒｅｔｅ￣Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　一　…．．一　Ｗａｎｇ　Ｗｅｎｂｉｎｇ　ｌ　ｆｉ．ｃｈｏｄ，ｏｆ　Ｃｉｖｉｌ－Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ａｎｄ　Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，Ａｎｈｕｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）　Ｆａｎ　Ｈｏｎｇｌｉａｎｇ　（Ｘｉｘｉ　Ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｙ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ　ｔｅｓｔｓ　ａｂｏｕｔ　ｔｈｅ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ａｔ　ｈｉｇｈ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｎｏｒｍａｌ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ。ｔｈｅ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｆａｃｔｏｒｓ　ａｎｄ　ｃｈａｎｇｉｎｇ　ｌａｗｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ—ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ。ｔｅｎｓｉｌｅ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ，ｅｌａｓｔｉｃ　ｍｏｄｕｌｕｓ。ａｎｄ　ｓｔｒａｉｎ—ｓｔｒｅｓｓ　ｒｅｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｕｎｄｅｒ　ｈｉｇｈ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｗｅｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｃｏｎｃｒｅｔｅ；Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｙ；Ｈｉｇｈ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　混凝土是现代建筑工程中不可缺少的组成部　用了混凝土的耐压和钢筋的抗拉性能，取长补短，使　分，尤其是在房屋建筑中，以混凝土结构为主，主体　建筑更加安全牢固、经久耐用。然而，在日常生活中　结构框架主要是由钢筋混凝土柱和梁组成，充分利　由于种种原因而引起火灾产生高温，在高温的影响　・　・＋・夺・・｝・ｔ：）・　・夺・夺・＋・夺・夺・．ｉｆ－・幸・÷・夺・　・・｝・÷・夺・＋・‘：、・÷・÷・　・夺・夺・夺・＋・０，・÷・　・夺・孛・・争・串・｛　・　・ｔ｝・　・弓　・＋・夺・＋・夺・÷・＋・　化，两者的关系最突出的特征是矿化叠加在矽卡岩　体上，矽卡岩体基本上是矿体，因矽卡岩具有不稳定　性、高孔隙度和性脆易碎等特点，有利于矿液充填交　代；矽卡岩主要由钙铁榴石组成，为黄铜矿沉淀提供　铁质来源，从而促使黄铜矿沉淀富集成矿。　成矿阶段的蚀变主要是硅化，其与金属硫化物　矿化的时空关系最为密切，共同组成了成矿作用中　最为重要的石英硫化物阶段。因铜钼等成矿元素在　富集硅的热液中呈络合物形式进行运移，具有相似　的稳定性，从而促使它们在热液中一起运移和析出，　形成石英金属硫化物的共生组合。常见现象有团块　状、脉状金属硫化物及含矿石英脉交代矽卡岩时常　具硅化边，强烈者变为含矿硅质岩。产于黄龙组灰　岩中的多金属矿石内部硅化十分强烈，矿石围岩基　

钢筋混凝土构件受高温作用后的力学性能研究

一、研究背景

钢筋混凝土结构在建筑中得到了广泛应用，但在火灾等高温环境下，钢筋混凝土构件的力学性能会发生不可逆的变化，这给结构的安全性带来了威胁。因此，深入研究钢筋混凝土构件受高温作用后的力学性能，对于提高建筑结构的抗火性能，具有重要的现实意义和理论价值。

二、高温对钢筋混凝土的影响

1.混凝土

高温会导致混凝土中的水分蒸发，从而导致混凝土的强度降低。同时，高温会破坏混凝土的微观结构，使其变得更脆弱，抗拉强度降低。此外，高温还会使混凝土中的气孔增多，导致渗透性增加，进一步降低混凝土的强度和耐久性。

2.钢筋

高温会使钢筋的强度和弹性模量降低，而且在高温环境下，钢筋很容易出现脆性断裂。同时，高温环境中的氧气会与钢筋表面的铁形成氧化层，使钢筋的锈蚀速度加快。

三、钢筋混凝土受高温作用后的力学性能研究方法

1.试验方法

钢筋混凝土构件受高温作用后的力学性能研究，需要通过试验来进行。试验通常采用恒温炉对混凝土构件进行高温处理，然后对处理后的构件进行力学性能试验。

2.试验内容

试验内容包括构件的强度、变形和破坏形态等方面的研究。其中，强度研究包括混凝土的抗压强度和钢筋的屈服强度；变形研究包括混凝土和钢筋的变形，并通过变形试验来研究其变形特性；破坏形态研究则是通过观察试件的破坏形态来了解其破坏机理。

四、钢筋混凝土受高温作用后的力学性能研究结果

1.强度

钢筋混凝土构件在高温作用下，其抗压强度和屈服强度均会明显降低，而且降低的幅度随着温度的升高而增大。同时，钢筋混凝土构件的强度下降速度也随着高温时间的延长而增大。

2.变形

钢筋混凝土构件在高温作用下，其变形特性也会发生明显变化。混凝土的变形增大，而且在高温作用后，混凝土的变形能力下降，易出现裂缝。钢筋的变形也会增加，但相对于混凝土，钢筋的变形能力下降的幅度要小。

3.破坏形态

钢筋混凝土构件在高温作用下，其破坏形态也会发生变化。在低温下，构件的破坏主要是混凝土的压碎破坏和钢筋的屈曲破坏，而在高温下，构件的破坏主要是混凝土的开裂破坏和钢筋的脆性断裂。

混凝土在不同温度下的力学性能研究

一、前言

混凝土作为一种广泛应用的建筑材料，其力学性能的研究一直是工程界关注的重点。其中，混凝土在不同温度下的力学性能研究尤为重要。本文将从混凝土在高温、低温和常温下的力学性能三个方面进行探讨。

二、混凝土在高温下的力学性能研究

1.高温引起的混凝土裂缝

在高温下，混凝土的弹性模量会减小，而混凝土的热膨胀系数会增大。这些因素会导致混凝土的应变产生变化，从而引起混凝土的裂缝。同时，高温下混凝土中的水分也会蒸发，导致混凝土的体积缩小，增加混凝土的内部应力，进一步加剧混凝土的裂缝。

2.高温对混凝土强度的影响

高温下，混凝土中的水分会蒸发，导致混凝土中的孔隙率增加，从而降低混凝土的强度。同时，高温会引起混凝土中钢筋的膨胀，进一步影响混凝土的强度。

3.高温对混凝土的损伤

高温下，混凝土中的水分蒸发会导致混凝土中的孔隙率增加，从而降低混凝土的密实性。同时，高温还会引起混凝土中的钢筋膨胀，导致混凝土的裂缝和鼓包。这些因素会导致混凝土的损伤，从而影响混凝土的使用寿命。

三、混凝土在低温下的力学性能研究

1.低温引起的混凝土裂缝

在低温下，混凝土的弹性模量会增大，而混凝土的热膨胀系数会减小。这些因素会导致混凝土的应变产生变化，从而引起混凝土的裂缝。同时，低温下混凝土中的水分也会冻结，导致混凝土的体积扩大，增加混凝土的内部应力，进一步加剧混凝土的裂缝。

2.低温对混凝土强度的影响

低温下，混凝土中的水分会冻结，导致混凝土中的孔隙率减小，从而提高混凝土的强度。同时，低温会引起混凝土中钢筋的收缩，进一步影响混凝土的强度。

3.低温对混凝土的损伤

低温下，混凝土中的水分冻结会导致混凝土中的孔隙率减小，从而提高混凝土的密实性。同时，低温还会引起混凝土中的钢筋收缩，导致混凝土的裂缝和鼓包。这些因素会导致混凝土的损伤，从而影响混凝土的使用寿命。

四、混凝土在常温下的力学性能研究

1.混凝土的弹性模量