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。     

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．     

隧道二衬结构纤维混凝土高温后基本性能

研究了不同种类纤维、不同温度和不同保温时间下,混凝土试件高温作用后的质量损失率、相对动弹性模量,进行了抗压强度和劈裂抗拉强度试验,测试其残余强度,讨论了温度、保温时间和纤维种类对其高温后基本物理力学性能的影响,并分析了有机纤维改善混凝土高温后性能的机理。研究表明,高温作用后,基准混凝土性能下降较快,且温度达到700~800℃时,发生爆裂;掺入两种有机纤维都能有效降低混凝土高温作用下的爆裂。掺入有机纤维可以减少高温作用下混凝土的水分蒸发量,降低混凝土的质量损失。高温作用下,混凝土试件的劈裂抗拉强度比抗压强度下降更快。随着保温时间的延长,混凝土的强度损失明显增大。不同纤维均可以降低混凝土高温作用下的强度损失,缓解高温作用下混凝土内应力可能引起的破坏,降低爆裂的可能性。     

聚丙烯纤维改性橡胶高强混凝土高温性能研究

对研配的试件进行了高温试验,利用外表面观察法和残余强度法对比研究了高强混凝土、橡胶粉高强混凝土及聚丙烯纤维改性橡胶粉高强混凝土高温作用后的性能变化.研究结果表明,聚丙烯纤维的加入有效地改善了高强混凝土和橡胶粉高强混凝土的高温抗爆裂性能,聚丙烯纤维与适量的橡胶粉混杂有利于提高橡胶粉高强混凝土的剩余抗压强度.     

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。     

高强混凝土受火后湿扩散特性研究

采用PCK法测量了高强混凝土受火后的吸水率 ,用以表征混凝土受火后的渗透性及高温时的温扩散能力。研究表明 ,随着受火温度升高、恒温时间延长 ,试件吸水率增大 ,且温度的影响更敏感 ;PP纤维掺入后可提高试件的湿扩散能力 ,从而降低爆裂度 ,但也削弱了受火后混凝土抗环境介质渗透的能力 ;硅灰混凝土结构更为密实 ,湿扩散能力低 ,更易爆裂。验证了蒸气压是爆裂的主要原因     

纤维对地聚合物混凝土增强效应的试验研究

以矿渣和粉煤灰为原料、水玻璃和氢氧化钠为碱激发剂、玄武岩纤维和碳纤维为增强材料,制备纤维增强混凝土,测试其28d抗压强度.结果表明,纤维对地聚合物混凝土的增强效应受纤维种类、纤维掺量和基体配比等因素的影响;碳纤维对地聚合物混凝土增强效果明显,掺量为0.3%抗压强度增幅最大,达34.8%,且水胶比为0.26时的增强效果优于水胶比为0.31时;玄武岩纤维对水胶比为0.26的地聚合物混凝土没有增强效果,但当水胶比为0.31时,增强效果明显,掺量为0.3%时抗压强度增幅最大,达31.5%;总体上,碳纤维对地聚合物混凝土的增强效果优于玄武岩纤维,碳纤维和玄武岩纤维对素混凝土没有起到增强作用.     

高温后超高性能混凝土残余受压性能试验研究

超高性能混凝土（UHPC）具有优异的强度、韧度、耐久及抗裂性能。但UHPC在高温下易发生爆裂,由此可能严重影响其力学性能。对高温后UHPC的残余受压性能进行了试验研究。试验参数包括受火温度、纤维类型和养护条件。评估了UHPC高温后的抗压强度、弹性模量和应力-应变关系。结果表明,随着受火温度的升高,UHPC的残余抗压强度和弹性模量逐渐下降,延性逐渐提高。无纤维试件和POM纤维掺量较少试件（0.33%）在500℃时发生完全爆裂。与这两类试件相比,UHPC中添加钢纤维和0.33%含量的PP纤维可显著提高混凝土的残余受压性能及降低爆裂风险。利用这些数据,提出以温度为变量表示的UHPC高温后残余受压性能的函数关系,以评估UHPC结构的耐火性。     

高温对C80HPC抗压强度及超声波速的影响

对C80HPC试件进行抗压强度试验与超声检测,分析聚丙烯纤维掺量对HPC高温前后混凝土爆裂现象、质量损失、抗压强度、声速变化的影响和不同超声测试距离对混凝土超声速率的影响。结果表明：掺加PP纤维可以明显抑制高温爆裂对C80HPC的影响;C80HPC试件的抗压强度随受火温度的升高而降低,当受火温度在200~300 ℃时,掺聚丙烯纤维的C80HPC试件抗压强度有所反弹;随着温度的升高,C80HPC试件超声声速下降,随着测距的增加,超声声速下降,下降幅度不大,可以通过超声声速探测混凝土内部损伤缺陷。建立了C80HPC抗压强度、受火温度和超声声速的关系。     

不同水胶比及养护条件对内养护混凝土吸水性能的影响

为了研究预湿轻骨料的内养护效率受混凝土自身水胶比和外界养护条件的影响,采用改进的ASTM 1585试验方法,开展了不同水胶比、不同养护条件(饱和石灰水养护、喷雾养护、密封养护、干燥养护)下普通混凝土及内养护混凝土毛细吸水试验。从混凝土的水化程度、混凝土孔隙率等角度,解释了水胶比、养护条件以及内养护材料对混凝土中水分传输的影响。结果表明:水胶比、养护条件以及内养护材料的掺入对混凝土中水泥的水化和混凝土材料的孔隙率有较大影响。高水胶比试件比低水胶比试件具有更大的累积吸水量及二次吸水率,水胶比为0.5的试件的累积吸水量及二次吸水率分别为水胶比为0.3的试件的1.4～2.1倍和3～4倍;预湿轻骨料的掺入对高水胶比试件的累积吸水量、初始吸水率和二次吸水率的改善作用并不明显,但可以显著降低低水胶比试件的吸水能力,对于水胶比为0.3的试件,其累积吸水量和二次吸水量的降低幅度分别为7.7%～18.6%和20.4%～27.4%;随着外界养护环境湿度的降低,低水胶比试件的初始吸水率变化较小,累积吸水量和二次吸水率有轻微的上升;预湿轻骨料在低水胶比、密封养护条件下内养护效率较高。     

超高强混凝土型钢组合柱抗火性能试验研究

为研究型钢保护层厚度、柱截面尺寸、荷载比、长细比和箍筋间距对超高强混凝土型钢组合柱高温承载力的影响,开展了14根纤维增强120MPa混凝土型钢组合柱在ISO 834标准升温曲线下的承载力试验。组合柱高温破坏现象和竖向位移历程表明：体积掺量0.15%的聚丙烯纤维能够有效防止超高强混凝土的高温爆裂;随着长细比的增加,组合柱从截面强度破坏转变为屈曲破坏。总体上,竖向位移历程曲线可分为受火初期膨胀阶段、后继的压缩变形稳定增长阶段和破坏前的压缩变形急剧增长阶段。纤维增强120MPa混凝土型钢组合柱的耐火极限随着长细比和荷载比的增加而降低;随着截面尺寸和型钢保护层的增加而增长;双肢箍间距在80~150mm范围变化,对耐火极限的影响较小。对比耐火极限的试验值和EN 1994-1-2及规程DBJ/T 15-81—2011简化计算方法的建议值发现,EN 1994-1-2的计算值低于试验值30%~186%,规程DBJ/T 15-81—2011的计算值与试验值偏差为-49%~16%。因此,现行规范不适用于预测120MPa混凝土型钢组合柱的耐火极限。     

高温后不同聚丙烯纤维掺量活性粉末混凝土力学性能试验研究

完成了聚丙烯纤维(PPF)体积掺量分别为0、0.1%、0.2%和0.3%的活性粉末混凝土(RPC)经20~900℃后的力学性能试验,包括70.7 mm×70.7 mm×70.7 mm立方体受压试验、70.7 mm×70.7 mm×228.0 mm棱柱体受压试验、40 mm×40 mm×160 mm棱柱体受折试验和“8”字形试件轴心受拉试验。考察了PPF对RPC高温爆裂的抑制效果,分析了PPF掺量和经历温度对RPC高温后力学性能(残余立方体抗压强度、残余轴心抗压强度、残余抗折强度和残余轴心抗拉强度)的影响。结果表明：PPF体积掺量0.1%和0.2%时对RPC高温爆裂的抑制作用不明显,体积掺量0.3%时可以防止RPC发生爆裂;常温下PPF的掺入对RPC力学性能有不利影响,经历温度高于200℃时,随PPF掺量的增大高温后RPC力学性能相应提高;掺PPF的RPC高温后残余抗压强度、残余抗折强度和残余轴心抗拉强度均随经历温度的升高先增大后减小,3种强度的临界温度分别为300℃、300℃和120℃。根据试验统计数据建立了高温后PPF体积掺量不同的RPC残余抗压强度、残余抗折强度和残余轴心抗拉强度随温度变化的计算式。     

Improvement of residual compressive strength and spalling resistance of high-strength RC columns subjected to fire

This paper investigates the spalling properties of high-strength concrete in order to improve the residual compressive strength and spalling resistance in specimens subjected to 3 h of unloading fire conditions. This study consists of three series of experiments with eighteen different specimens varying in fiber type and content, finishing material and simultaneous fiber content and lateral confinement. They were fabricated to a 300 × 300 × 600 mm mock-up size. Results of the fire test showed that the control concrete was explosive, while the specimens that contained more than 0.1 vol% of polypropylene (PP) and polyvinylalcohol (PVA) fibers were prevented from spalling. One specimen, finished by a fire endurance spray, exhibited even more severe spalling than the control concrete. The specimen containing 0.1 vol% of PP fiber and using a confining metal fabric at the same time, showed the most effective spalling resistance; in particular, the residual compressive strength ratio was even higher than that of the control concrete before the fire test. It was demonstrated that adding fibers in concrete prevented the spalling occurrence and confining metal fabric around the main bars of concrete specimens can secure the strength of structures during the conditions of elevated temperature.     

高强、超高强混凝土抗火性研究进展综述

回顾了国内外高强混凝土和超高强混凝土抗火性研究进展,并展望了超高强混凝土(特别是活性粉末混凝土)的下一步研究方向。高强混凝土的高温强度损失与普通混凝土基本类似,但其主要弱点是高温爆裂,可采用聚合物纤维或钢纤维予以抑制。活性粉末混凝土抗火性研究的主要目标应是抑制高温爆裂,减小乃至消除高温爆裂发生的可能性。需要进一步研究宏观断裂性能与微观结构特征,建立活性粉末混凝土抗火性改善的机理,提出确保抗火性的技术途径。     

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。     

用超声波法评估纤维对混凝土的抗火作用

本文通过试验对普通混凝土、钢纤维混凝土和聚丙烯纤维混凝土高温后破坏状况进行了研究;利用超声波的原理,对加热后的3种混凝土分别进行超声波速检测,并用超声波速评价了各种纤维对混凝土抗火性能所产生的影响;提出了综合超声波速和混凝土表面状况来推断受火温度及损害程度的方法。     

Impact of melting and burnout of polypropylene fibre on air permeability and mechanical properties of high-strength concrete

This study intends to investigate the impact of high temperature, melting and burnout of Polypropylene Fibre (PP fibre) on mechanical properties, pore size distribution and air permeability of high strength concrete. The specimens were high-strength concrete with 120 MPa strength produced with a water-binder ratio of 20%. To examine the effects of melting and burnout of the PP fibre, the experiment was conducted using two mixtures. One mixture contained 1.5 kg/m³ of PP fibre, while the other did not contain any PP fibre. Heating temperatures were set to room temperature (RT), 120, 200, 300 and 400 °C, considering the temperatures for the melting and burnout of the PP fibre. After heating and cooling, compression tests were carried out on the concrete specimens to measure the modulus of elasticity and Poisson's ratio. Pore size distribution was measured using the fragments created by the compression tests. Air permeability was estimated by measuring the pore size distribution. It was found that melting and burnout of the fibre did not affect the compressive strength and modulus of elasticity but the Poisson's ratio of the specimens containing fibres increased at 400 °C. The effect of melting and burnout of fibre on pore volume and air permeability is quite small. If it is assumed that micro-cracks affected the air permeability, it is expected that high strength concrete with a large fibre content should create many micro-cracks at high temperature, leading to an increase of air permeability.     

聚丙烯纤维改善透水混凝土抗拉性能机理研究

采用体积掺量分别为0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%的聚丙烯束状纤维和0.5%、1.0%、1.5%的聚丙烯塑钢纤维制备的透水混凝土,以孔隙率、透水系数、抗拉强度和临界体积率为评价指标,结合扫描电镜(SEM)法,探究了聚丙烯纤维类型对透水混凝土抗拉性能的改善作用。结果表明,透水混凝土的孔隙率和透水系数随纤维掺量的增加而减小;当聚丙烯束状纤维掺量超过0.3%时,纤维极易发生缠绕和成团现象,而三种掺量下的聚丙烯塑钢纤维仍能较好地分散于骨料间;聚丙烯塑钢纤维对透水混凝土抗拉强度的提升效果优于聚丙烯束状纤维。     

Construction application of Fibre/Mesh method for protecting concrete columns in fire

In this paper, a construction application of a technique to improve the fire resistance of high strength concrete is presented. Before the construction application, fire tests of three hours duration were carried out in accordance with ISO-834. Three types of mitigating methods, namely, a specimen with no protection (control), with fireproof panel protection and with the combination of polypropylene fibre reinforcement and metal mesh confinement (Fibre/Mesh), were applied to full sized columns for comparison purposes. The fire resistance performance of all columns was tested under loads. After the fire tests, the severity of spalling of specimens was assessed, and the best performing technique, Fibre/Mesh, for spalling protection was selected for an application in practice. The process of the construction application is described in detail, including pumping, pouring and compacting of the concrete. The concrete quality was examined and the behaviour of the concrete was observed. Consequently, it was verified that this new spalling resistance technique is feasible in practice.