高強(qiáng)混凝土受火損傷及其綜合評(píng)價(jià)研究.pdf

1、火災(zāi)發(fā)生后，建筑物的材料性能嚴(yán)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(píng)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(wèn)題。混凝土的高強(qiáng)化在世界各國(guó)已引起土木建筑與材料工程界的高度重視，近年來(lái)取得了較大的進(jìn)展。但高強(qiáng)混凝土有時(shí)會(huì)呈現(xiàn)比普通混凝土更差的性能，尤其是高溫性能劣化嚴(yán)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(shí)延長(zhǎng)建筑結(jié)構(gòu)坍塌的時(shí)間，將火災(zāi)造成的損失降低到最少。 本文在研究高強(qiáng)混凝土高溫后性能的基礎(chǔ)上，提出了對(duì)混凝土高溫后損傷進(jìn)行綜合評(píng)定的方法，為混凝土結(jié)構(gòu)火災(zāi)損傷的診斷評(píng)估與修復(fù)加固提供科學(xué)依據(jù)。 本文主要研究?jī)?nèi)容和成果如下： 1．高強(qiáng)混凝土高溫后強(qiáng)度的變化通過(guò)模擬火災(zāi)試驗(yàn)，研究分析了溫度、升溫制度、強(qiáng)度等級(jí)、含水率、外摻料、骨料種類、PP纖維、試件尺寸等因素對(duì)高強(qiáng)混凝土經(jīng)受高溫后的抗

3、壓強(qiáng)度的影響，并從微觀角度進(jìn)行了分析。探討了高強(qiáng)混凝土經(jīng)受高溫后抗折強(qiáng)度、劈裂抗拉強(qiáng)度的變化規(guī)律，另外，還研究了上述因素對(duì)高強(qiáng)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(qiáng)混凝土的相對(duì)抗壓強(qiáng)度與溫度的關(guān)系、相對(duì)超聲速度與溫度的關(guān)系、相對(duì)超聲波傳播速度與相對(duì)抗壓強(qiáng)度之間的關(guān)系，分別見(jiàn)式(2.1)、式(2.4)和式(2.14)。這對(duì)于受火后混凝士的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)有重要應(yīng)用價(jià)值。 2．高強(qiáng)混凝土高溫后抗?jié)B透性能的研究在國(guó)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(qiáng)度等級(jí)、骨料種類、外摻料及PP纖維等對(duì)HSC高溫后滲透性能的影響。對(duì)通過(guò)高溫后再養(yǎng)護(hù)手段來(lái)改善HSC高溫后抗?jié)B透性能進(jìn)行了詳細(xì)的試驗(yàn)研究與機(jī)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(qiáng)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(qiáng)混凝士高溫爆裂的濕熱耦合數(shù)學(xué)模型從混凝士?jī)?nèi)部溫度變化，水蒸汽遷移造成孔壓力，以及孔壓力場(chǎng)和溫度場(chǎng)對(duì)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(kuò)散系數(shù)對(duì)于孔壓有著重要影響。分析了“類飽和面”的形成及變化過(guò)程。在分析以往有關(guān)爆裂機(jī)理的理論的基礎(chǔ)上，提出了爆裂機(jī)理的物理模型，建立了相應(yīng)的數(shù)學(xué)表達(dá)，通過(guò)解析后，其結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果基本吻合，驗(yàn)證了模型的正確性。在參考、分析國(guó)內(nèi)外有關(guān)爆裂及其機(jī)理的數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，

6、在給定溫度制度下進(jìn)行了混凝土內(nèi)部溫度場(chǎng)和氣壓場(chǎng)的計(jì)算，并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證、分析與應(yīng)用。 4．高強(qiáng)混凝土高溫后損傷的綜合評(píng)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(píng)價(jià)方法，在同時(shí)考慮混凝土高溫后的外觀損失、抗壓強(qiáng)度損失與滲透性損失的基礎(chǔ)上，對(duì)混凝土高溫后的損傷進(jìn)行了合理評(píng)價(jià)。參考環(huán)境評(píng)價(jià)方法，提出了混凝土高溫?fù)p傷綜合評(píng)價(jià)的過(guò)程：?jiǎn)雾?xiàng)因子的評(píng)價(jià)賦→確定評(píng)價(jià)岡子的權(quán)重→綜合計(jì)算，建立的綜合評(píng)價(jià)計(jì)算模型科學(xué)合理，簡(jiǎn)單易行