高強混凝土受火損傷及其綜合評價研究.pdf

1、火災(zāi)發(fā)生后，建筑物的材料性能嚴重劣化，結(jié)構(gòu)性能大大削弱，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)不同程度的損傷和承載力的下降。火災(zāi)發(fā)生后如何科學(xué)正確地評估混凝土建筑物的承載能力，盡快采取合理的修復(fù)加固措施是建筑業(yè)必須解決的問題。混凝土的高強化在世界各國已引起土木建筑與材料工程界的高度重視，近年來取得了較大的進展。但高強混凝土有時會呈現(xiàn)比普通混凝土更差的性能，尤其是高溫性能劣化嚴重。因此有必要深入研究火災(zāi)中混凝土性能的衰減規(guī)律，科學(xué)地診斷火災(zāi)后結(jié)構(gòu)的受損程度，確定其殘余

2、承載力和合理地加以修復(fù)加固，同時延長建筑結(jié)構(gòu)坍塌的時間，將火災(zāi)造成的損失降低到最少。 本文在研究高強混凝土高溫后性能的基礎(chǔ)上，提出了對混凝土高溫后損傷進行綜合評定的方法，為混凝土結(jié)構(gòu)火災(zāi)損傷的診斷評估與修復(fù)加固提供科學(xué)依據(jù)。 本文主要研究內(nèi)容和成果如下： 1．高強混凝土高溫后強度的變化通過模擬火災(zāi)試驗，研究分析了溫度、升溫制度、強度等級、含水率、外摻料、骨料種類、PP纖維、試件尺寸等因素對高強混凝土經(jīng)受高溫后的抗

3、壓強度的影響，并從微觀角度進行了分析。探討了高強混凝土經(jīng)受高溫后抗折強度、劈裂抗拉強度的變化規(guī)律，另外，還研究了上述因素對高強混凝土高溫后的超聲波傳播速度的影響，并建立了高溫后高強混凝土的相對抗壓強度與溫度的關(guān)系、相對超聲速度與溫度的關(guān)系、相對超聲波傳播速度與相對抗壓強度之間的關(guān)系，分別見式(2.1)、式(2.4)和式(2.14)。這對于受火后混凝士的現(xiàn)場檢測有重要應(yīng)用價值。 2．高強混凝土高溫后抗?jié)B透性能的研究在國內(nèi)外率先全面

4、深入研究了HSC高溫后滲透性能的變化，分別探討了HSC高溫后的氯離子滲透系數(shù)、濕遷移滲透系數(shù)、空氣滲透系數(shù)，吸水率、質(zhì)量損失與碳化的變化規(guī)律，并研究了溫度、強度等級、骨料種類、外摻料及PP纖維等對HSC高溫后滲透性能的影響。對通過高溫后再養(yǎng)護手段來改善HSC高溫后抗?jié)B透性能進行了詳細的試驗研究與機理分析，給出了三種滲透系數(shù)的相互關(guān)系。研究表明，HSC受火后抗?jié)B性衰減大于普通強度混凝土；PP纖維可抑制爆裂，但受火后抗?jié)B性損失很大。

5、 3．高強混凝士高溫爆裂的濕熱耦合數(shù)學(xué)模型從混凝士內(nèi)部溫度變化，水蒸汽遷移造成孔壓力，以及孔壓力場和溫度場對蒸汽遷移的耦合作用，分析了內(nèi)部濕熱傳遞的現(xiàn)象。指出混凝土的滲透系數(shù)或擴散系數(shù)對于孔壓有著重要影響。分析了“類飽和面”的形成及變化過程。在分析以往有關(guān)爆裂機理的理論的基礎(chǔ)上，提出了爆裂機理的物理模型，建立了相應(yīng)的數(shù)學(xué)表達，通過解析后，其結(jié)果與試驗結(jié)果基本吻合，驗證了模型的正確性。在參考、分析國內(nèi)外有關(guān)爆裂及其機理的數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，

6、在給定溫度制度下進行了混凝土內(nèi)部溫度場和氣壓場的計算，并對計算結(jié)果進行了驗證、分析與應(yīng)用。 4．高強混凝土高溫后損傷的綜合評判基于模糊數(shù)學(xué)的理論，研究了混凝十受高溫后損傷的綜合評價方法，在同時考慮混凝土高溫后的外觀損失、抗壓強度損失與滲透性損失的基礎(chǔ)上，對混凝土高溫后的損傷進行了合理評價。參考環(huán)境評價方法，提出了混凝土高溫損傷綜合評價的過程：單項因子的評價賦→確定評價岡子的權(quán)重→綜合計算，建立的綜合評價計算模型科學(xué)合理，簡單易行