高温后混凝土静动态力学性能试验研究

用高温加热系统对C30、C50两种强度等级混凝土在不同温度条件下进行均匀加热,经自然冷却后用Φ75mm SHPB(Split-Hopkinson Press Bar)实验装置、超声波测量技术及试验压力机对高温前后混凝土试件进行动态冲击与静态抗压试验。结果表明,随温度升高纵波波速、弹性模量及静态抗压强度均出现不同程度减小,总体趋势一致;损伤随温度升高不断增大,在温度400℃、700℃处为明显变化转折点;经不同高温冷却后,混凝土动态破坏强度不断降低、峰值应变不断增大、应力-应变曲线趋平缓,出现塑性流动现象且随温度升高愈加明显。     

CFRP约束高温后混凝土力学性能试验研究

以混凝土经历的最高温度和CFRP布层数为参数进行了CFRP约束高温后混凝土力学性能试验研究。通过实测应力-应变曲线,研究温度和CFRP布层数对CFRP约束高温后混凝土抗压强度、极限应变和初始刚度等力学性能指标的影响规律。试验结果表明,CFRP约束显著影响了高温后混凝土受压破坏形态,并大幅度提高了高温后混凝土强度,说明CFRP约束可作为火灾后混凝土结构的一种有效的抢修与加固措施。同时,综合分析温度软化效应和CFRP约束强化效应对混凝土抗压强度的影响,CFRP约束强化效应处于主导地位。此外,在现有模型的基础上,提出了评估CFRP约束高温后混凝土力学性能的简化模型,经试验结果验证,该简化模型具有良好的精确性与实用性。     

人工神经网络在高温后静置混凝土抗压强度预报中的应用

根据试验结果,应用人工神经网络(ANN)方法对火灾高温后静置混凝土的抗压强度进行了预报,预报值与试验值吻合良好。探讨了受火温度、高温后静置时间及冷却和养护方式对火灾高温后混凝土抗压强度的影响。此外,利用该网络模型分析了火灾高温下混凝土的抗火性能。表明该方法是可行的。     

基于微观结构分析的再碱化对高温后混凝土抗压强度修复试验研究

该文对高温作用经再碱化修复后的混凝土进行了压汞测孔试验及抗压强度试验,研究了混凝土微观结构与其宏观力学性能之间的关系。试验结果表明,高温后混凝土的抗压强随着温度升高呈现下降的趋势,混凝土的微观结构变差,粗大孔明显增多;经再碱化修复后,混凝土的抗压强度得到一定程度的提高,微观结构得到明显改善,粗大孔明显减少。混凝土微观结构的变化与其宏观力学性能一致,说明了再碱化可以一定程度的修复高温作用后混凝土的力学性能,同时改善混凝土的耐久性能。     

高温后碳纤维布约束混凝土轴压力学性能试验

通过对20个经历四种不同高温后的素混凝土和无机胶粘贴碳纤维布加固混凝土圆柱体的轴压力学性能试验,研究了无机胶粘贴碳纤维布约束混凝土在经历不同高温后抗压强度、极限压应变和应力-应变关系的变化,得出所经历高温过程对其轴压力学性能的影响。结果表明：无机胶粘贴碳纤维布约束混凝土经历高温后的破坏形态与常温下基本相似;其抗压强度在经历100℃高温后,下降仅5%左右,在经历200℃、300℃和400℃高温后,约为常温试件的85%~90%;无机胶粘贴碳纤维布约束混凝土的极限压应变在100℃高温后略有减小,在200℃~400℃高温后则比常温下增大20%左右;碳纤维约束对核心混凝土抗压强度的提高作用,会随试件所经历温度的升高而逐渐增大;无机胶粘贴碳纤维布约束混凝土的应力-应变曲线在经历高温后会明显趋于扁平,并且多了一个呈上凹状的压密阶段。     

高温后高延性混凝土的抗压性能及微观结构

为研究高温后高延性混凝土(HDC)的抗压性能,考虑温度、冷却及养护方式、静置时间三个因素设计了49组立方体试件,并测试其抗压强度。通过5组棱柱体试件的超声回弹试验,探讨HDC抗压强度、经历最高温度与超声波速和回弹值的相互关系。结果表明:温度对抗压强度影响较大,随着温度升高,抗压强度降低;温度低于200℃时,冷却方式的影响不可忽略;温度为400℃时,静置时间对自然冷却试件也有较大影响。超声回弹试验表明, HDC抗压强度与超声波速和回弹值有良好的相关性;通过回归分析,建立了高温后HDC测强曲线及推定其经历最高温度的公式。借助XRD、 SEM和热重-差热分析(TG-DSC)等试验,揭示了高温对HDC力学性能影响的微观机制。     

活性粉末混凝土高温后冲击力学性能研究

摘　要：利用分离式Hopkinson压杆系统,采用铅片作为整形器,分别对常温下、400℃、600℃及800℃高温过火后的RPC试样进行单轴冲击压缩实验。研究高温后钢纤维对RPC材料动态力学性能及吸能特性的影响规律。结果表明,高温过火前后钢纤维对RPC均有增强和增韧的作用。高温后因RPC塑性流动性能的增强,导致钢纤维的增韧作用减弱。RPC动态抗压强度高温后损失的速率高于韧性指标。分析RPC材料冲击压缩过程的能量机制,发现钢纤维提高了RPC的能量吸收率,因此能量吸收能力也得到了增强。利用SEM扫描电镜,从RPC材料微观结构变化的角度分析了其高温后宏观力学性能降低的原因。     

高温下混凝土SHPB动态力学性能试验研究

采用霍普金森压杆(Split Hopkinson pressure bar,SHPB)试验装置和高温炉进行了高温下普通混凝土的抗冲击性能试验研究,通过比较实测动态强度和应力-应变曲线,揭示了温度和应变率对高温下混凝土动态力学性能的影响规律.试验结果表明：除200℃~300℃范围外,高温下混凝土具有显著的应变率效应,且温度越高动态应变率效应越显著;温度和应变率对混凝土归一化应力-应变关系曲线上升段的形状影响很小,可采用统一的函数形式.200℃~300℃低温区混凝土不仅无明显动态效应,且存在静力强度衰减现象,此特性需引起注意并有待进一步研究.     

聚合物再生混凝土力学性能研究

本文设计并完成了不同聚合物不同用量的再生混凝土,制备了掺入量为7%、14%、21%、28%丁苯胶乳再生混凝土、再生橡胶粉再生混凝土和普通混凝土试块,进行了立方体抗压强度和阻尼性能相关试验,并以普通混凝土作为基准进行对比分析试验,结果表明:聚合物再生混凝土立方体抗压强度破坏过程和破坏形态与普通混凝土基本一致;在水胶比、砂率和单位体积材料用量不变的情况下,聚合物再生混凝土立方体抗压强度低于普通混凝土,阻尼性能则高于普通混凝土,抗压强度与阻尼性成反比关系。     

高温后新旧混凝土粘结的剪切性能研究

对先粘结后高温与先高温后粘结两种类型的129块Z形新旧混凝土粘结试件进行了直剪试验,主要考察了温度(常温到900℃)、冷却方式、界面粗糙度和界面剂对粘结面剪切性能的影响.在此基础上,得到了粘结面的剪切滑移曲线,给出了相应的统一计算公式,并建立了先高温后粘结类型的神经网络预测模型,较为系统地对高温后新旧混凝土粘结面的剪切性能进行了研究,以供工程参考.     

高温下钢管混凝土SHPB动态力学性能试验研究

采用霍普金森压杆(Split Hopkinson pressure bar,SHPB)试验装置和特制高温试验炉进行了高温下钢管混凝土的抗冲击性能试验研究,通过测试高温下钢管混凝土的动态强度和应力-应变曲线,揭示温度和冲击速度(应变率)对高温下钢管混凝土动态力学性能的影响规律。试验结果表明,高温下钢管混凝土仍具有良好的抗冲击性能、延性和耗能能力。在该文试验参数范围内,温度作用相比冲击速度的影响更加显著。高温下钢管混凝土动态强度受试件尺寸影响显著,后续研究工作应关注钢管混凝土动态冲击荷载作用下的尺寸效应研究。     

高性能混凝土早期力学性能试验研究与分析

通过对高性能混凝土试块进行早龄期的轴心抗压强度和弹性模量的试验研究，获得了它们随龄期变化的一般规律，既有助于加强对混凝土早期力学性能及其发展规律的认识，也可为混凝士施工期的可靠性分析提供参考。     

基于X-CT的高温后再生保温混凝土损伤分析

火灾的发生往往会导致混凝土材料微细观结构的损伤劣化,体现在水化物分解、孔隙结构粗化、热开裂和水汽压力升高诱致开裂等,继而导致材料宏观力学性能及耐久性的下降。轻质高强、内部多孔、高热稳定的玻化微珠(GHB)的细观调控功能可实现混凝土耐高温性能的提升。为了研究受高温作用的再生保温混凝土(RATIC)内部细观结构及裂纹变化特征,本研究首先对高温作用后的RATIC开展了立方体抗压强度试验和CT扫描试验,之后利用基于改进的自适应阈值法和区域生长法的图像分割算法,建立了基于真实结构的RATIC细观模型,分析了不同GHB及再生骨料(RCA)掺量的RATIC试件随温度变化时其内部微裂纹的孕育、萌生、发展及贯通过程。并对RATIC破坏形态与CT结果进行了对比分析。研究结果表明：GHB对裂缝的延伸有显著阻断作用,为蒸汽压提供了释放通道,缓解了砂浆区域、孔隙边界处的开裂,减缓了热量的传播,提升了混凝土抗热致损伤性能。     

基于Φ75mm SHPB系统的高温混凝土动态力学性能研究

运用Φ75 mm大直径SHPB及高温加热试验系统,对工程中常用的C30、C50、C60和C70四种强度等级的混凝土在不同温度条件下(常温、150℃、300℃、450℃、600℃)进行冲击压缩试验。试验结果表明:四种强度等级的混凝土均表现出明显的温度效应,随着温度的升高,混凝土动态破坏强度不断降低,动态破坏应变不断增大;当温度达到600℃时,动态破坏强度已和混凝土强度等级关系不大;同时,在高温下四种强度混凝土均出现塑性流动现象且随着温度的升高越来越明显,韧性越来越强。     

高温（明火）作用后混凝土强度与变形试验研究

本文对１２０个混凝土试件在常温－９００℃范围内温度作用后进行了强度与变形试验和理论分析工作，主要包括混凝土抗压强度，抗拉强度，应力应变关系几个方面，探讨了高温作用后混凝土强度与变形的变化规律，着重分析与作用温度相互关系并建立简明的数学表达式。     

纳米SiO2对钢纤维/混凝土高温后力学性能及微观结构的影响

研究了掺纳米SiO2的钢纤维混凝土(NSFC)、钢纤维混凝土(SFRC)和普通混凝土(NC)三种材料在不同加热温度后的抗压、劈裂和抗折强度等力学性能,对不同温度热处理后的微观结构进行了SEM分析,对钢纤维与过渡区界面的相结构进行了XRD分析.结果表明:在测试温度范围内,NSFC的抗压、劈裂和抗折强度均高于SFRC和NC的强度,且在400℃时达到最大值.在常温下,NSFC的抗压、劈裂和抗折强度较NC分别提高27.01％、63.28％和54.12％,400℃高温热处理后比NC分别高35.09％、84.62％和87.23％; SEM分析表明,在钢纤维与过渡区的界面处,致密度提高,显微硬度提高.由于固相反应,使界面区结构发生变化,在钢纤维表层形成扩散渗透层(白亮层),即化合物层,呈锯齿状,XRD分析证明,白亮层主要由FeSi2和复杂的水化硅酸钙组成,从而增强了钢纤维与基体的粘结力,提高了混凝土的高温力学性能.     

高温后混凝土SHPB试验研究

采用Φ100 mm分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar,简称SHPB)试验装置,对常温和经历200℃、400℃、600℃、800℃高温作用后的混凝土进行冲击压缩试验,得到动态压缩应力-应变曲线,分析弹速、温度对平均应变率的影响以及温度、平均应变率对动态抗压强度的影响.结果表明:弹速与平均应变率之间、平均应变率与动态抗压强度之间都近似呈线性关系.温度对混凝土动态性能影响显著,在相同弹速下与常温情况相比,200℃时平均应变率有所提高、动态抗压强度有所降低,400℃时与常温接近,400℃以后平均应变率随着温度增加而提高,而动态抗压强度随着温度的增加而急剧下降,至800℃不足常温试件的30％.高温将降低混凝土的应变率敏感性,其中以400℃降低最为明显.     

高温下内配圆管的方钢管混凝土柱轴压力学性能

为了研究高温下内配圆管的方钢管混凝土柱力学性能,该文在修正高温下核心混凝土材料本构关系的基础上,建立钢管混凝土柱的非线性有限元模型,并利用相关试验实测数据对数值模型进行了验证。基于建立的有限元模型,对不同参数下外方内圆钢管混凝土柱的耐火性能进行分析,阐述了受火过程中圆钢管和混凝土轴向承载力的贡献变化规律,并对火灾下钢管混凝土柱的典型变形曲线进行分析。研究结果表明：钢管混凝土柱的耐火极限可比普通钢管混凝土提高2倍以上;随内钢管直径与外钢管边长比增大,耐火极限先增大后减小;圆钢管的约束效应系数增大,耐火极限明显提高。通过合理设计,复合钢管混凝土柱在不设置防火保护层的情况下,可满足抗火设计规范的耐火需求。     

高温对C40高性能混凝土物理力学性能的影响

为了研究高性能混凝土在高温火灾等极端环境下的物理力学性能及微观结构的演变规律,采用室内试验手段,制作C40高性能混凝土试块,在研究常温状态下基本物理力学性质的基础上,分析试块在不同温度等级条件下的物理力学变化过程以及微观结构的演变规律。结果表明,表观密度和导热系数整体上均随温度呈现一定的波动,并在大于300℃后不断降低,每级烘烤温度恒定时长越大表观密度越低;C40高性能混凝土的导热系数与表观密度表现出类似的变化规律;C40高性能混凝土的立方体抗压强度和轴心抗压强度均随温度的增加而不断降低,弹性模量随温度的变化呈现先近线性下降、后逐渐放缓的趋势;随着温度的升高,混凝土受热导致内部的微观孔径不断扩张且孔径分布出现多峰值,混凝土的微观结构出现了不可逆的改变。     

高温作用后聚丙烯纤维混凝土的抗冻性

本文开展了高温作用后的聚丙烯纤维混凝土冻融循环试验,研究分析了高温与冻融循环耦合作用下聚丙烯纤维混凝土抗冻性能的退化规律,采用扫描电子显微镜(SEM)研究分析了聚丙烯纤维混凝土细微观结构损伤特征。研究表明,高温对混凝土的抗冻性有显著影响,经历温度越高,混凝土抗冻性越差。高温和冻融循环的耦合作用加速了混凝土动弹性模量和抗压强度的衰减,掺入适量的聚丙烯纤维能够改善和提高混凝土高温损伤后的抗冻性能。