高性能混凝土高温爆裂研究进展

基于高性能混凝土应用的广泛性和遭遇火灾的危害性,对国内外关于高性能混凝土在高温或火灾下发生爆裂的研究进行分类总结。高性能混凝土爆裂研究的梳理工作围绕爆裂机理、爆裂影响因素、爆裂抑制3个方面来展开。结果表明:当前爆裂机理学说还不能全面揭示高性能混凝土爆裂发生的原因,但是存在的共同点是蒸汽压力和热应力与混凝土抗拉强度的相互作用;高性能混凝土爆裂的影响因素众多,有必要对基本因素的孔压力计算方法开展进一步研究;高性能混凝土爆裂的预防措施众多且有效,单掺聚丙烯纤维、钢纤维的掺量可参照相关表达式进行预测,二者混杂时掺量间的关系还未见报道,经过综合对比分析,推荐在高性能混凝土中掺入聚丙烯纤维;针对新建、既有的高性能混凝土结构以及超高性能混凝土,建议开展爆裂设计,从源头上实现爆裂抑制;对于掺入外加物的高性能混凝土结构,还需要进行火灾中与火灾后的力学性能研究,而对于采取外涂或外贴方式抑制爆裂的结构则需要进行拆装施工工艺与规范化的研究。     

超高性能混凝土抗高温爆裂性能试验研究

测定了含粗骨料超高性能混凝土与活性粉末混凝土的不同含湿量(质量分数,下同)试件在从常温加热至800℃过程中的抗高温爆裂性能.结果表明:含粗骨料超高性能混凝土的抗高温爆裂性能优于活性粉末混凝土.粗骨料的存在不仅降低了超高性能混凝土的内部应力,而且增大了钢纤维在砂浆基体中的分布密度,因此起到减轻混凝土爆裂的作用.试验中大量粗骨料从砂浆基体中剥离,这证实蒸汽压力是导致超高性能混凝土发生高温爆裂的重要因素.2种超高性能混凝土的0%含湿量试件均未发生爆裂,而含湿量在25%及以上的试件均发生了爆裂,且含湿量越大,试件爆裂越严重.可以用爆裂发生的温度范围和爆裂声响次数来判断超高性能混凝土高温爆裂的严重程度.     

含石灰石混凝土结构表面爆裂分析与处理

针对某工程混凝土构件表面爆裂的现象,采用超声波法、雷达法、钻芯法等现场检测方法分别对爆裂部位混凝土内部裂缝与爆裂点及混凝土强度进行了检测,同时对爆裂点中心所产生淡白色粉沫固态物质进行了X衍射分析。依据现场检测、X衍射分析结果及现场调研情况,综合分析了混凝土构件表面爆裂现象产生的原因,指出混凝土表面爆裂是由于混凝土骨料中混入了少量的生石灰浇筑与水作用,体积急剧膨胀所导致。并依据结构受力构件种类及爆裂破环程度的不同,提出了相应的修复处理方案。可为类似工程的分析与处理提供参考。     

火灾下预应力板混凝土爆裂规律试验研究

在火灾下预应力板迎火面的混凝土若发生爆裂,受力钢筋将裸露于火中,板将因钢筋被烧断而很快丧失承载力.完成了14块无黏结预应力混凝土简支单向板、1块先张预应力混凝土简支板和9块两跨预应力混凝土连续单向板的抗火试验,描述了8块简支板及3块连续板混凝土爆裂、受拉钢筋被烧断及裂缝分布与开展情况.得到了迎火面压应力水平越高或拉应力水平越低、常温下混凝土强度等级及含水率越高,混凝土越容易发生爆裂或爆裂越严重的初步结论.基于试验结果,首先提出了以常温下混凝土标准立方体抗压强度平均值为横坐标,以火灾下预压区板边缘混凝土正应力水平为纵坐标的混凝土爆裂上包线表达式和以常温下混凝土含水率为横坐标,以火灾下预压区板边缘混凝土正应力水平为纵坐标的混凝土爆裂上包线表达式;为便于设计应用,随后还提出了以常温下混凝土标准立方体抗压强度平均值为横坐标,以常温下预压区板边缘混凝土正应力水平为纵坐标的混凝土爆裂上包线表达式和以常温下混凝土含水率为横坐标,以常温下预压区板边缘混凝土正应力水平为纵坐标的混凝土爆裂上包线表达式.为初步判断火灾下混凝土爆裂的可能性提供了参考依据.     

某高层住宅楼混凝土爆裂事故检测及处理

由于混凝土碎石中混入生石灰块,引起构件浇筑后出现点状爆裂,通过化学分析、差热分析确定了爆裂成分,然后采用钻芯取样和超声检测对结构混凝土进行了检测,对工程中出现的爆裂构件进行了处理.     

钢管混凝土叠合柱耐火性能的爆裂影响分析

采用试验验证的有限元模型对火灾下未发生和发生混凝土爆裂的钢管混凝土叠合柱的耐火性能进行分析,包括温度场、轴向变形-时间曲线、截面内力和破坏模式等。研究结果表明:火灾下发生混凝土爆裂的叠合柱,截面内混凝土的温度更高,爆裂深度越大,截面内温度越高;混凝土的爆裂面积比、爆裂深度和爆裂位置均对叠合柱耐火性能有影响;混凝土爆裂后,钢管内的核心混凝土和钢管承担的荷载明显增大,钢管外的钢筋混凝土结构承载的荷载明显下降;达到耐火极限时,发生混凝土爆裂的叠合柱的破坏模式可能发生变化。     

混凝土高温爆裂临界温度和防爆裂纤维掺量研究综述与分析

确定无纤维或低纤维掺量的不同强度等级混凝土的爆裂临界温度,以及防止火灾时不同强度混凝土爆裂所需聚丙烯（PP）纤维或钢纤维最小掺量,对混凝土结构抗火设计具有重要意义。为此,对国内外大量高温爆裂试验研究结果进行分析,获得了爆裂临界温度与混凝土抗压强度（23~238MPa）的关系曲线,发现混凝土抗压强度越高,爆裂临界温度越低。通过大量试验数据拟合得到了防爆裂PP纤维掺量、钢纤维掺量与混凝土抗压强度的关系曲线,发现随着混凝土抗压强度的提高,所需防爆裂PP纤维掺量呈线性增长,而所需防爆裂钢纤维掺量呈指数增长。按EN 1992-1-2:2004《欧洲混凝土抗火设计规范》建议值,PP纤维掺量为0.22%的防爆裂混凝土,火灾下仍可能发生爆裂;按所提出计算式计算的掺量,则可有效降低火灾下混凝土爆裂的风险。     

高温条件下混凝土爆裂机理研究进展

对高温条件下混凝土爆裂的研究进行了全面综述,总结了混凝土爆裂发生的影响因素、成因机理及实验和理论研究的进展状况.提出了热开裂和孔隙水(汽)压力的耦合作用是产生混凝土爆裂和不确定性的主要原因.温升诱致混凝土爆裂是一个复杂的非线性问题,建立一个兼顾材料科学和力学的理论体系是全面理解混凝土温升爆裂的根本途径.     

不同含水率下钢筋混凝土柱的抗火性能研究

通过对具有不同养护周期的3根足尺普通混凝土柱及3根足尺高强混凝土柱进行恒载-升温条件下的火灾试验,分析含水率对混凝土柱火灾下爆裂程度的影响,研究混凝土柱在受火过程中沿截面混凝土的温度分布、钢筋温度变化、轴向变形及破坏模式,并对比不同含水率下钢筋混凝土柱的耐火极限。结果表明:火灾下,含水率对混凝土柱爆裂程度影响显著,含水率越高,混凝土爆裂越严重;随着养护周期增长,钢筋混凝土柱含水率降低,耐火极限提高;相同受火工况下,高强混凝土柱爆裂程度比普通混凝土更严重,普通混凝土柱的抗火性能优于高强混凝土柱。     

基于实例的煤矸石混凝土局部爆裂原因分析

针对某房屋楼板混凝土底部产生局部爆裂,且爆裂点出现不明黑色物质的现象,该文通过对现场情况的调查和取样测试分析,结合化学成分分析、X射线衍射分析、差热分析等相关数据,分析了产生爆裂的原因。研究表明,温度、湿度和接触介质变化导致煤矸石、蒙脱石等膨胀、崩解是楼板混凝土底部发生局部爆裂的原因,骨料中混杂煤矸石对混凝土外观、耐久性的潜在危害应引起高度重视。     

含湿量和纤维对高性能混凝土高温性能的影响

研究了含湿量和纤维对高性能混凝土高温爆裂及高温后残余抗压强度的影响．结果表明：在320～440℃范围内,高性能混凝土易发生爆裂,爆裂的频率和损伤程度随混凝土试件内部含湿量的上升而加大．单掺最小体积分数为0．1％的聚丙烯纤维能够减少甚至消除混凝土爆裂的发生,而以特定掺量混掺聚丙烯纤维和钢纤维则既能有效改善混凝土的抗爆裂性能,又能提高混凝土的残余抗压强度．     

住宅剪力墙混凝土表面点状爆裂的原因分析

针对某住宅部分剪力墙混凝土出现点状爆裂现象,采用XRF、XRD、DSC-TG、SEM和EDS等方法分析爆裂中心物质,并与未爆裂部位的硬化水泥浆体进行对比,对爆裂构件进行了钻芯法强度试验和沸煮试验,结果表明胶凝材料f-CaO超限造成点状爆裂的可能性极小;点状爆裂的原因为混凝土中混入过烧生石灰,过烧石灰表层破坏后剪力墙浅部CaO与水作用生成Ca(OH)2,同时体积膨胀;发生爆裂构件后期存在继续产生体积稳定性不良的可能.     

网状聚丙烯纤维和PVA纤维对高性能混凝土高温性能的影响

本文研究了含湿量和纤维对高性能混凝土高温爆裂和高温后残余力学性能的影响。研究结果表明,含湿量是影响高性能混凝土高温爆裂的主要因素。高性能混凝土发生爆裂的温度范围是350~450℃,爆裂的临界含湿量为63%~75%。试件含湿量越高,试件爆裂的频率和损伤程度越大。单掺体积分数为0.05%的网状聚丙烯纤维或PVA纤维即可防止高性能混凝土发生高温爆裂,纤维掺量越高,高性能混凝土高温损伤程度越小。单掺网状聚丙烯纤维和PVA纤维改善了高性能混凝土高温后残余抗压强度、残余劈拉强度和残余断裂能。     

抗高温爆裂型耐磨混凝土的研究现状与发展趋势

针对军事国防设施以及工业与民用建筑耐磨、抗高温爆裂的需求,综述了国内外耐磨、抗高温爆裂混凝土的研究现状,并提出了防御钻地弹等侵彻武器的抗高温爆裂型耐磨混凝土。     

高温条件下混凝土的力学性能与抗爆裂

根据近年来国内外对混凝土高温性能的试验研究,阐述了混凝土在高温下的基本力学性能,包括强度、弹性模量、应力-应变关系;从混凝土的微观结构出发,分析了混凝土在高温下的爆裂及强度损失机理;通过在混凝土中掺加纤维来减少混凝土高温后的强度损失和爆裂,经试验证明是行之有效的方法。     

普通强度高性能混凝土的高温性能试验研究

为确保混凝土结构的抗火性,对普通强度高性能混凝土高温性能进行试验,探讨普通强度高性能混凝土的高温爆裂与力学性能。结果表明,普强高性能混凝土与高强高性能混凝土类似,湿含量和密实度是影响其高温爆裂的主要因素。当湿含量超过临界值时,爆裂几率随湿含量上升而增大;混凝土越密实,爆裂越严重。体积分数0.05%的聚丙烯纤维可防止普强高性能混凝土发生高温爆裂,纤维掺量越高,高温损伤程度越小。聚丙烯纤维对残余力学性能有一定的改善作用。     

混凝土高温蒸汽压力测试研究综述

蒸汽压力理论是混凝土高温爆裂的重要机理之一,开展混凝土高温蒸汽压力的测试工作对理解混凝土的高温爆裂行为与爆裂机制具有重要意义。对近年来国内外所开展的混凝土高温蒸汽压力测试研究进行了综述,并结合目前的研究进展对混凝土高温蒸汽压力测试研究中的不足及发展趋势进行展望,以期为混凝土的高温爆裂研究提供借鉴与参考。     

混凝土石灰爆裂事故试验研究

某高层住宅小区,由于混凝土碎石中混入生石灰块,致使三栋建筑物五个楼层的混凝土出现了石灰爆裂现象,本论文通过对爆裂物质的化学分析、模拟及现场钢筋应力试验、混凝土强度试验、及现场检测,对工程下一步处理提出了参考意见。     

高强混凝土高温爆裂抑制措施研究

首先提出了定量表征混凝土受火爆裂程度的方法,然后研究了4种纤维、1种聚合物乳液和2种防火涂层对硅灰高强混凝土和粉煤灰高强混凝土受火爆裂的抑制效果。研究表明,单丝状、直径较小的聚丙烯纤维可有效抑制爆裂,提出了包裹干纤维表面的、受保护的混凝土柱的直径计算方法,并用以定量描述纤维掺量和直径对抗爆裂的影响。孔结构分析表明：添加物能有效抑制爆裂时,一般表现为试件受火后孔隙率显著提高,最可几孔径发生明显偏移,并且此最可几孔占有一定的数量。防火涂层具有一定的抗爆裂效果,但与涂层本身性能有关。     

高温后掺防腐剂C35高性能混凝土剩余抗压强度试验研究

对高温后C35、C40、C50高性能混凝土与掺防腐剂C35高性能混凝土的剩余抗压强度进行了对比试验,描述了高温过程试验现象,分析了掺防腐剂C35高性能混凝土爆裂原因,探索添加防腐剂对高温后高性能混凝土剩余抗压强度的影响;通过回归分析建立了C35、C40、C50高性能混凝土与掺防腐剂C35高性能混凝土抗压强度与温度之间的二元线性回归公式。研究表明:掺加防腐剂C35高性能混凝土试件在400℃时就发生爆裂,而未掺加防腐剂C35高性能混凝土试件在试验过程中没发生爆裂现象,表明虽然掺加防腐剂有利于增强高性能混凝土抗压强度,但是不利于高性能混凝土抗爆。