文摘

用于耐火计算,有关热性能与粉煤灰高性能混凝土(HPC)通过试验研究确定。这些属性包括抗压强度、立方体抗压强度、劈裂强度、抗弯强度和超声波速度在不同温度(20、100、200、300、400和500^∘C)高性能混凝土。温度对抗压强度的影响,立方抗压强度、劈裂强度、抗弯强度和超声波的速度与粉煤灰高性能混凝土是根据实验结果讨论。表面特性随温度的变化被观察到。它可以作为一个参考维护、设计、和高性能混凝土工程的寿命预测,如高层建筑、受到温度升高。

1。介绍

高性能混凝土(HPC) (1- - - - - -5)是一个复杂的系统时执行最有效的材料放置在严重的积极的环境。它发现了广泛使用在建筑应用程序包括桥梁、隧道和高层建筑。混凝土在正常情况下是一个多才多艺,耐药,和耐用的建筑材料。然而在一些物理和化学过程以及特定的环境条件,它在很短的时间内可能会恶化。随着高性能混凝土的使用变得普遍,暴露在高温下的风险也会增加。高性能混凝土在高温下的行为不同于普通混凝土。能够预测结构的响应采用高性能混凝土暴露在高温期间及之后,至关重要的是,高性能混凝土的强度特性受到高温应该清楚地理解。

粉煤灰(FA)是热发电站的副产品(6]。据估计,全世界大约有6亿吨的FA可现在,但目前,当前全球FA在混凝土利用率约为10% (7]。FA是最常见的一种混凝土材料由于其火山灰特性(7,8]。在过去的二十年里,一直相当关注FA的使用部分替代水泥生产的高性能混凝土。

金等。9)研究温度升高的影响从20°C到700°C 40高强混凝土的力学性能,60岁,80 MPa的成绩。Poon et al。10)研究温度升高的影响纤维增强高性能混凝土的抗压强度。结果表明,在暴露于600和800°C,混凝土混合保留,分别有45%和23%的抗压强度、平均。Khaliq和Kodur11现在温度对热的影响和高性能self-consolidating混凝土的力学性能。特别是,有一个很大的风险,HPC裂开等在高温与素混凝土相比(12,13]。由于耐火性差HPC (14,15),它应该是建议使用HPC应限制在某些情况下,除非未来的研究进行了研究和解决这个问题。因此,调查HPC受到高温的性能具有重要意义。介绍了高性能混凝土的试验研究与特征后抗压强度约为50 MPa和60 MPa 20°C, 200°C, 300°C, 400°C, 500°C根据GB / T 50081 - 2002(标准为在普通混凝土力学性能试验方法)(16]。抗压强度、立方体抗压强度、劈裂强度、挠曲强度,与粉煤灰HPC的超声波速度测量。本研究的目的是提高高性能混凝土的力学行为的洞察力FA在暴露于温度升高。

2。实验程序

2.1。材料和混合比例

生产质量更好的混凝土、化学和矿物掺合料,如粉煤灰、矿渣水泥和水还原剂常用领域建设提高混凝土强度。在本实验研究中,两个研究了高性能混凝土混合,一个高性能混凝土特点抗压强度约50 MPa,计价的网,另一个高性能混凝土,旨在达到抗压强度约60 MPa, C60计价的。在本实验研究中,样本在各种试验混凝土混合比例和测试来确定比例提供所需的强度。利用当地材料。中国标准(gb175 - 99) [17]525硅酸盐水泥(标准抗压强度为52.5 MPa 28天)时使用。使用自然河流砂细度模数为2.6。粗骨料是碎石的直径来。足总被应用于混合的比例20%(网)和21% (C60)水泥的重量。由于低水灰比的混凝土混合物,采用减剂。混合比例和主要参数表中列出的两个批次1。

2.2。样品和测试程序

在这项研究中,所有的混合使用0.25阐述了水平迫使行动混合器。混合过程如下:首先,粗骨料、细骨料,水泥与英足总加载。这些组件是混合1分钟后水和减剂添加在一分钟和混合过程持续了3分钟,完成。

混凝土棱柱的大小确定抗压强度(为了消除限制装载表面之间的减阻垫被压板和标本进行所有的测试。垫包括三个塑料薄膜黄油他们之间的三层(18]),立方抗压强度、劈裂强度和超声波速度确定挠曲强度钢模具的制作。在铸造、压实是通过将模具放在振动台,振动的频率40 HZ一秒钟。铸型标本都是通过外部振动和脱模24 h后压实。此后,所有的标本被治愈的水分条件的房间203°C和95% RH 27天。在28天,标本被运送到了正常的环境。在120天,地面和准备测试标本。双方的标本地确保标本有平坦的边缘和直角拐角。最后的地面表面光洁度0.01毫米。

测试的高温进行高温试验装置在海岸和近海工程国家重点实验室,大连理工大学。高温测试装置是一个箱式电炉,如图1。100立方毫米标本200°C的峰值温度升高,300°C, 400°C,和500°C的加热速度10°C /分钟,分别。然后6 h后保持峰值温度。电炉的冷却时间是24小时,然后取出标本并自然冷却到室温。

压缩试验机用于这个实验是一个机器的最大容量100 KN,如图2。试样的抗压测试是按照(普通混凝土的力学性能试验方法标准)GB / T 50081 - 2002 (16]。最大加载力总是应用于表面是垂直于表面。测试的标本在stress-controlled模式下,可进行所有标本进行测试的加载速度每分钟20.0 MPa。

3所示。结果和讨论

3.1。失效模式

数据3(一个)和3 (b)显示HPC在单轴压缩下的失效模式有或没有减少摩擦垫,分别。HPC的列类型片段出现在单轴压缩和减少摩擦垫。拉伸应变会引起自由表面的方向,因为压缩负荷和裂缝形式的作用大于极限抗拉应变时试样的应变。这是注意到加载表面裂缝随机方向,因为粗骨料的影响。

加载板和加载面之间的摩擦阻碍发展的拉伸应变加载面。所以不会形成裂缝或裂缝的数量将减少加载面附近。的限制影响加载板和加载面之间的摩擦对拉伸应变的发展在中间的标本。因此,裂缝附近标本将形成的中间。和taper-type碎片观察HPC在单轴压缩下没有减阻垫。

分裂拉伸应变沿卸下飞机(s)是失败的原因。很明显,高温的影响在HPC不拉裂模式发生改变。没有大变化后的失效模式为HPC高温的作用。

3.2。强度

3.2.1之上。立方抗压强度和抗压强度

抗压应力计算抗压载荷除以加载(0.01节的面积)。对于每一个混合物,至少三个标本进行测试3、7、14、21、28岁,60岁,90年,120天。表2和3提供基本的物理性质立方抗压强度和抗压强度高性能混凝土在不同年龄段,分别。

网和C60混凝土开发了一个为期3天的抗压强度为43.0 MPa和46.73 MPa,分别。(这些高值主要是由于水泥细度较高。然而,为期三天的抗压强度与粉煤灰的混凝土仍然是足够的对于大多数混凝土结构的模板去除三天。)在7天,C50混凝土的抗压强度接近控制混凝土(50 MPa),并在14天(57.01 MPa)超过设计值的力量(50 MPa)。而对C60混凝土,抗压强度超过设计值的力量(60 MPa)在21天。事实上,C50和C60混凝土28天抗压强度的22%和11%高于设计值的强度,分别。

立方抗压强度和抗压强度的变化与时间两种类型的高性能混凝土如图4。

立方抗压强度和抗压强度的变化与温度在表3两种类型的高性能混凝土。在两种类型的HPC,温度略有轴承在立方抗压强度的混凝土温度范围从20°C到300°C。最初,当温度增加到200°C,强度降低而原始的力量。随着温度的进一步提高,标本恢复的一部分,他们的力量在300°C。强度在300°C约99.1%和93.2%的原始力量(20°C)网和C60。在400°C的温度范围- 500°C,强度急剧下降,达到80.4%和81.5%的低水平网初始强度和C60的分别。HPC的立方抗压强度与温度如图5。

的温度范围内20°C到200°C,抗压强度的变化是轻微的。最初,当温度增加到200°C,强度下降了1.0%和2.5%的原始力量。温度范围的200°C到300°C,网的抗压强度增加到原来的1.06倍的力量,虽然C60的抗压强度下降81.4%的原始力量。温度范围的400°C到500°C,两种类型的HPC失去所有力量速度,强度急剧下降,达到78.2%和72.0%的低水平网初始强度和C60的分别。在这些温度,水泥浆的脱水导致其逐渐解体。自粘贴收缩和高温聚合扩展(微分热膨胀在温度高于100°C),债券之间的聚合和粘贴是减弱,从而降低混凝土的强度。图6给了高性能混凝土的抗压强度随温度的变化。这是不同的结果(19]。的测试结果19)表示,每个温度范围有不同的模式的强度损失。

3.2.2。劈裂强度和抗弯强度

劈裂强度和混凝土的抗弯强度在表4和5。劈理的加载模式测试会议(测试代码的具体港口和Waterwog工程)(20.使用了)。120天劈理的优势分别为3.80和4.47 MPa C50和C60。120天的抗弯强度分别为7.80和8.38 MPa C50和C60。

在20°C到200°C的温度范围内,温度有轻微影响解理两种类型的高性能混凝土的抗压强度。网300°C的劈裂强度和C60约99.7%和91.6%的原始力量(20°C),分别。高于300°C,这两种类型的HSC失去劈裂强度的速度。网500°C的劈裂强度和C60约62.2%和65.2%的原始力量(20°C),分别。劈裂强度随温度的变化如图7。

抗弯强度是最常用的过程评价的韧性,和三点弯曲测试也在进行。对于每一个混合物,抗弯强度是决定两个棱镜在高温(20、200、300、400和500年)。的温度范围内20°C到200°C, fleural强度的变化是轻微的。最初,当温度增加到200°C,强度下降了10.8%和1.5%的原始力量C50和C60。随着温度的增加从200°C到500°C,抗弯强度急剧下降而原始的力量。总的来说,HPC在升高的温度下丧失了大量抗压强度高于200°C和达到强度损失约45.0%和35.8%在500°C网和C60。图8显示了HPC的挠曲强度和高温。

3.3。超声波速度

大量的结构,如桥梁、隧道、大坝、建筑,和其他人,与混凝土材料建造。这些结构的生命周期期间,退化可能发生在机械、热、化学应力。这些经常导致孔隙度的发展,微裂隙、裂缝的材料。了解混凝土结构状态,以防止或修复损坏需要无损的特点是一个重要的股份,超声的方法通常是建议。超声波(声波频率:从20到20000 Hz)人类听觉范围、亚音速(频率:20 Hz),超声(频率:20000 Hz)声音高于人类听觉范围。超声波速度是声音的速度穿过一个给定的材料。它是受到密度和弹性的影响。速度保持不变在给定的材料。

表6给出了减少比例的高性能混凝土的超声波速度与温度。从表6超声波速度随着温度下降。超声波速度在500°C网和C60的约61.2%和58.5%的原始速度(在20°C),分别。失去了HPC的超声波速度与高温图所示9。

3.4。表面特征和剥落

颜色变化的感应在混凝土接触与最高温度和力学性能。通过结合强度的变化,颜色,在火和温度,可以推断主要保留了混凝土的强度。这将为混凝土结构在实践中提供一些参考。可以说,在被火毁坏的建筑物,通过检查混凝土表面的颜色,我们可以有一些想法关于混凝土强度的变化21]。观察颜色的变化;根据目视检查,与颜色变化显示,混凝土受300°C,颜色不会改变,灰色,白色,当混凝土暴露在温度400°C到600°C。

Tanyildizi和Coskun19)研究了表面裂缝;结果如下:表面裂缝开始出现在400°C,并继续生长,直到最后的温度上升到800°C。裂缝降低了随粉煤灰含量的增加,同时温度的增加而增加。而且没有观察到表面裂缝的实验。

然而剥落已被确认为HPC的问题由其他研究人员(22,23]。但没有证据表明剥落期间成立为HPC火灾模拟测试。

4所示。结论

基于本研究的实验工作和讨论测试结果,可以得出以下结论(1)所展现出来的热性能,在更高的温度下,高性能混凝土与普通混凝土相似。(2)HPC在单轴压缩下的失效模式和没有减少摩擦垫列类型片段taper-type片段,分别。分裂拉伸应变沿卸下飞机(s)是失败的原因。(3)高于300°C,这两种类型的HSC失去劈裂强度的速度。网500°C的劈裂强度和C60约62.2%和65.2%的原始力量(20°C),分别。随着温度的增加从200°C到500°C,抗弯强度急剧下降而原始的力量。(4)本研究采取建立HPC在升高的温度下的热性能。数据可以用来开发数学模型来预测HPC的防火结构成员。

确认

这项研究工作是共同支持的科学基金创新研究群体的中国国家自然科学基金(批准号51121005),国家自然科学基金(批准号51208273和51208273),山东省高等教育科学和工程技术项目(批准号J12LG07),在大学新世纪优秀人才计划(批准号ncet - 10 - 0287)。