硬化水泥石高溫力學(xué)性能演化研究.pdf

1、目前國(guó)內(nèi)外對(duì)混凝土高溫力學(xué)性能劣化的研究主要是對(duì)于不同配合比的混凝土進(jìn)行研究，但由于混凝土是多相復(fù)合材料，這種研究方法的弊端在于不能分清混凝土中各成分的劣化對(duì)總體劣化的貢獻(xiàn)程度。作為混凝土重要組成部分的硬化水泥石在高溫下要經(jīng)歷化學(xué)分解等劣化過程，導(dǎo)致水泥石孔隙率的增加以及裂紋的擴(kuò)展，使原本密實(shí)的水泥石變得相對(duì)疏松。由于強(qiáng)度屬于材料的非固有屬性，微觀結(jié)構(gòu)的缺陷是強(qiáng)度的主導(dǎo)控制因素，因此高溫引入的微觀結(jié)構(gòu)的缺陷將導(dǎo)致水泥石強(qiáng)度產(chǎn)生劣化。對(duì)混

2、凝土中的重要組分-水泥石進(jìn)行高溫強(qiáng)度劣化研究，對(duì)從機(jī)理角度掌握混凝土的高溫力學(xué)性能劣化規(guī)律是十分必要的。
　　本文采用試驗(yàn)與理論分析相結(jié)合的方法對(duì)混凝土中的基質(zhì)硬化水泥石的高溫強(qiáng)度劣化進(jìn)行研究，從而為從劣化機(jī)理的角度對(duì)混凝土的強(qiáng)度劣化分析奠定研究基礎(chǔ)。試驗(yàn)方面，制作不同配合比的水泥石試件，通過抗壓和劈拉試驗(yàn)測(cè)定經(jīng)受不同目標(biāo)溫度的水泥石的抗壓和劈拉強(qiáng)度，并觀察試驗(yàn)現(xiàn)象及裂紋擴(kuò)展程度。理論分析方面，通過分析水泥石高溫分解各成分體積百分

3、數(shù)的變化，結(jié)合試驗(yàn)獲得的裂紋寬度與深度數(shù)據(jù)，對(duì)高溫材料劣化引起的材料應(yīng)力場(chǎng)的變化進(jìn)行了分析，并對(duì)比了水化分解及裂紋擴(kuò)展對(duì)水泥石力學(xué)性能劣化的貢獻(xiàn)程度。
　　試驗(yàn)結(jié)果表明，在高溫作用下，隨著溫度的升高，水膠比為0.5、0.26和0.26（含硅灰）水泥石試件的質(zhì)量不斷降低，在20℃～100℃溫度區(qū)段質(zhì)量下降幅度最大。隨著溫度的升高，三種配比試件的裂縫寬度、深度和密度呈不斷增大的變化規(guī)律，硅灰的添加增大了裂縫寬度的發(fā)展程度，減小了深度和

4、密度的發(fā)展。水膠比為0.5和0.26試件的抗壓強(qiáng)度隨著溫度的上升呈不斷下降的趨勢(shì)，0.26試件的高溫強(qiáng)度大于0.5試件;0.26含硅灰的水泥石試件的抗壓強(qiáng)度則呈先上升后下降的變化規(guī)律，在100℃～450℃溫度區(qū)段，抗壓強(qiáng)度均高于常溫強(qiáng)度。在高溫作用下，三者的劈拉強(qiáng)度都呈先上升后下降的變化規(guī)律，均在100℃時(shí)達(dá)到最大值，0.26試件的高溫強(qiáng)度大于0.5試件，硅灰的添加會(huì)降低劈拉強(qiáng)度。模擬結(jié)果表明，在高溫作用前期(100℃～500℃)裂紋的