混凝土抗高温性能资料
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钢筋混凝土的高温性能及其计算混凝土结构在高温下比在常温下的性能要复杂得多,理论分析难度大。
这是因为结构在环境温度变化的情况下形成了动态的不均匀温度场,高温使材料(混凝土和钢筋)的强度和变形性能严重劣化,又使结构产生剧烈的内(应)力重分布;还因为温度和荷载(应力)有显著的耦合效应,使材料的本构关系和构件的受力性能随温度—荷载途径而有较大变化。
为此,需首先通过试验手段展示混凝土的材料、构件和结构在温度与荷载共同作用下的力学性能,然后进行机理分析,总结试验数据,归纳其一般规律,进一步建立准确的理论分析方法,并给出简化的实用计算方法,供工程实践中应用。
一、结构工程中的温度问题结构工程中因为温度变化而发生的工程问题可分为三类:(1)周期性温度超常。
(2)正常工作条件下长期高温。
(3)偶然事故诱发的短时间高温冲击。
例如建筑物火灾的延续时间从数十分钟至数小时不等,在1h内可达1000℃或更高;化学爆炸或核爆炸、核电站事故等。
对于第三类问题,虽有建筑设计防火规范,但并没有解决结构的抗火分析和设计问题。
建筑物遭受火灾后,其结构内部升温,形成不均匀的温度场,材料性能严重恶化,导致结构不同程度的损伤和承载力下降。
作为建筑物的承重和支撑体系,其结构必须在火灾的一定时间期限内保持足够的承载能力,以便受灾人员安全撤离灾场,消防人员进行灭火,救护伤亡人员和抢救重要器物等活动。
当结构达到下述极限状态之一时,即认为结构抗火失效:(1)承载能力极限;(2)阻火极限;(3)隔热极限。
人们从以往的火灾事故中吸取了教训和经验,明确了对付火灾的策略是“预防为上”,但防不胜防,仍须“立足于抗”。
为了提高和解决结构与构件的抗火(高温)能力,曾经历了不同的发展阶段:初期,只是采取经验性的构造措施,例如加大钢筋的保护层厚度,采用耐热混凝土等;其后,建立大型试验设备,对足尺试件进行高温加载试验,直接测定其耐火极限或高温承载力;现今的趋向是在试验研究的基础上,进行全面的理论分析,包括建立材料的高温-力学本构模型,确定火灾的温度试件曲线,进行非线性的瞬态温度场分析,以及构件和结构的高温受力全过程分析。
碱激发粉煤灰基混凝土的制备及其耐高温性能的探究碱激发粉煤灰基混凝土的制备及其耐高温性能的探究随着建筑工程的快速发展,对于混凝土材料的性能和以及在不同环境条件下的耐久性能提出了更高的要求。
而粉煤灰作为一种煤炭燃烧过程中产生的固体废弃物,其在建筑材料领域具备广阔的应用前景。
然而,传统的粉煤灰混凝土往往存在着强度较低、抗渗性较差等问题。
为了提高粉煤灰混凝土的综合性能,引入碱激发技术成为一种有效的手段。
碱激发技术是通过在混凝土中加入碱性活性物质,如NaOH、Na2CO3等,通过与粉煤灰中的硅酸盐反应,形成C-S-H 凝胶,从而提高混凝土的强度和耐久性。
本文旨在探究碱激发对粉煤灰基混凝土性能的影响,特别是在高温环境下的耐久性能。
首先,我们制备了一系列粉煤灰基混凝土试样,其中掺入不同比例的碱性活性物质。
通过调整灰砂比以及水胶比等参数,使得混凝土达到适宜的工作性能。
然后,将试样进行水养28天,以保证混凝土的初步强度发展。
接下来,我们将试样分为两组,一组作为对照组,不加入任何碱性活性物质;另一组加入一定比例的NaOH溶液进行碱激发处理。
首先,通过压实试验和长期试验来研究不同试样的力学性能和耐久性能。
结果显示,碱激发处理的混凝土具有较高的抗压强度和抗折强度,比对照组提高了30%以上。
同时,在高温环境下,碱激发混凝土的稳定性和持久性也相对较好。
进一步的研究表明,碱激发处理可以增强混凝土的孔隙结构,减少了孔隙率,从而提高了混凝土的抗渗性和耐久性能。
此外,我们还发现,碱激发处理可以促进粉煤灰中的硅酸盐和钙化合物的反应,生成更多的C-S-H凝胶,填充了混凝土中的微孔和毛细孔。
这些C-S-H凝胶具有良好的抗高温性能,能够抵抗混凝土在高温环境下的劣化。
总的来说,碱激发粉煤灰基混凝土的制备及其耐高温性能的研究表明,通过碱激发处理可以明显提高混凝土的力学性能和耐久性能。
碱激发处理增强了混凝土的致密性和孔隙结构,减少了渗透途径,提高了混凝土对高温环境的抵抗力。
高性能混凝土性能讲授目录HPC的性能相对于传统混凝土而言当然应当是优异的。
我们分以下几个方面来讨论。
高性能混凝土的工作性高性能混凝土的体积稳定性高性能混凝土的耐久性高性能混凝土的力学问题高性能混凝土的高温性能一、高性能混凝土的工作性高性能混凝土的优良工作性,既包括传统混凝土拌和物工作性中的流动性、黏聚性(抗离析性)和泌水性等方面,又包括现代混凝土为适应泵送、免振等施工要求而要求的大流动性、坍落度保留好等方面。
为使硬化后的混凝土具有较高的强度和密实性,与普通混凝土相比,高性能混凝土中胶凝材料用量可能增大,除水泥外,往往还要加入1-2种矿物外加剂,同时使用高效减水剂,在较低水胶比下获得高流动性,因此拌和物的黏性增大,变形需要一定的时间。
高性能混凝土的流变性仍近似于宾汉姆体。
可以用屈服剪切应力和塑性黏度两个参数来表达其流变性能,而在实际工程中采用变形能力和变形速度来反映高性能混凝土的工作性更为合理。
新拌混凝土的流变学参数用宾汉姆体描述新拌混凝土流变学特性时,屈服值(屈服应力)是最重要的参数。
屈服值是使材料发生变形所需的最小应力。
坍落度值越小,表明混凝土拌合物的屈服值越大,在较小的应力作用下越不易变形。
影响混凝土屈服值的主要因素有用水量和化学外加剂。
②塑性黏度是反映作用应力与流动速度之间关系的参数。
坍落度大致相同,塑性黏度大,混凝土拌合物流动和变形速度慢。
胶凝材料用量多的混凝土,其塑性黏度有增大的趋向。
特别是使用塑化剂减少单位体积用水量时,黏性较不掺塑化剂且坍落度相同的混凝土拌合物明显增大,造成泵压增大,可泵性变差。
高性能混凝土工作性的测定方法坍落度与坍落流动度V型漏斗试验U形充填性试验装置J-环试验L形流动仪及测试指标试验高掺量粉煤灰HPC的工作性比基准混凝土会有很大程度的改善和提高高掺量粉煤灰HPC选用的粉煤灰一般属优质灰,粒度细、比表面积大、玻璃微珠含量高,能起到分散水泥颗粒絮凝体和对混凝土混合料的润滑作用。
再生混凝土耐高温性能及构件抗火分析再生混凝土是将废弃混凝土破碎后取代天然骨料而制成的一种绿色建筑材料,将其推广应用到建筑结构,可有效解决天然资源匮乏与建筑垃圾日益增多等问题。
目前,再生混凝土已成为建筑材料研究热点,但绝大多数研究集中在常温性能方面,对再生混凝土高温热工性能及高温下基本力学性能的研究基本处于空白状态,对再生混凝土高温后基本力学性能、火灾下钢筋再生混凝土构件温度场、耐火极限以及火灾后剩余力学性能的研究还不完善。
基于上述问题,本文将对再生粗骨料混凝土材料的高温性能和由再生混凝土构成的板、梁、柱三类构件在火灾下与火灾后力学性能进行系统研究,具体开展了以下几方面工作:(1)以温度和再生粗骨料取代率为主要参数,对20~800oC温度范围内三种不同粗骨料取代率的再生混凝土的导热系数、比热与热膨胀进行了试验研究。
基于试验结果,提出了不同取代率的再生混凝土高温导热系数、比热与热膨胀的简化计算公式。
(2)进行了90个再生混凝土棱柱体高温下单轴受压力学性能试验,研究了温度、取代率与水灰比对高温下再生混凝土轴心抗压强度、弹性模量、峰值应变以及应力-应变全曲线的影响。
基于试验结果,建议了高温下再生混凝土轴心抗压强度、弹性模量、峰值应变的计算公式,建立了高温下再生混凝土的受压应力-应变关系模型。
(3)以温度、取代率、水灰比和冷却方式为主要参数,进行了360个再生混凝土立方体试块高温后强度试验研究,获得了不同冷却方式下再生混凝土立方体抗压强度、自然冷却方式下再生混凝土立方体劈裂抗拉强度。
基于试验结果,建议了高温后再生混凝土立方体抗压强度(自冷、水冷)和劈裂抗拉强度折减公式。
(4)进行了150个再生混凝土棱柱体高温后单轴受压力学性能试验研究,考察了温度、取代率与水灰比对高温后再生混凝土棱柱体轴心抗压强度、弹性模量、峰值应变以及应力-应变全曲线的影响。
基于试验结果,建议了高温后再生混凝土棱柱体轴心抗压强度、弹性模量、峰值应变计算公式,提出了高温后再生混凝土受压应力-应变关系模型。