本文關鍵詞： 高強高性能混凝土 聚丙烯纖維 高溫 蒸汽壓 數值分析　出處：《太原理工大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：高強、高性能混凝土(High-Strength and High-Performance Concrete,分別簡稱HSC和HPC)作為一種新型高技術混凝土,由于其在工程中推廣應用的時間相對較短,對其高溫性能的研究遠不及普通混凝土研究的那么透徹,尤其是其高溫下內部蒸汽壓測試分析及高溫對其微結構劣化損傷等方面研究相對甚少,為科學解釋HSC/HPC火災高溫爆裂機理及成因、提高其結構抗火性能以及拓展其工程應用領域,迫切需要展開進一步深入研究。本文依托國家自然科學基金(51478290),依據工程中HSC/HPC原材料的選擇,配制了強度等級為C80的高性能混凝土(不摻聚丙烯纖維簡稱C80HPC和摻聚丙烯纖維簡稱C80PPHPC),并對其進行了高溫下蒸汽壓測試及相關數值分析研究,以期為揭示HSC/HPC高溫爆裂破壞及聚丙烯纖維抑制爆裂機理提供一定的實驗基礎和理論依據。主要研究內容如下:一、對聚丙烯纖維(PP)體積摻量為0、0.2%的C80HPC試件進行不同溫度后的強度(立方體抗壓強度、劈裂抗拉強度和彎折強度)試驗。結果表明:三種強度整體上均隨受熱溫度的升高呈現(xiàn)不同程度的衰減趨勢;當受熱溫度在400℃之前,混凝土的強度降低幅度均比較緩慢;400℃以后,強度下降均較顯著,混凝土內部劣化損傷較為嚴重。二、設計制作了基準素混凝土、基準加筋混凝土、PP纖維混凝土和PP纖維加筋混凝土四類混凝土板,組裝自制了一套專用于混凝土蒸汽壓的測試裝置,利用該裝置對高溫電阻爐加熱下無荷載作用的混凝土板進行蒸汽壓試驗研究。結果表明:HPC板受熱面均發(fā)生了不同程度爆裂剝落,而PPHPC板均未發(fā)生爆裂,且PPHPC相應深度測點處的蒸汽壓力峰值均明顯小于HPC的;各類混凝土板內部蒸汽壓力均隨溫度和時間的升高呈現(xiàn)先增大后減小的變化規(guī)律,并且內部水蒸氣均表現(xiàn)出由受熱面到背熱面不斷遷移的趨勢;PP纖維可有效降低其蒸汽壓力峰值,減小高溫爆裂的風險。三、為切合工程實際,設計制作了基準加筋混凝土和PP纖維加筋混凝土兩類板,對混凝土板進行均布加載與明火耦合作用,并利用上述自制測試裝置進行蒸汽壓試驗研究。結果表明:均布加載與明火耦合作用下基準加筋混凝土板的爆裂剝落程度均較無荷載作用下的同類板嚴重,且同類板中相應深度測點處的蒸汽壓力峰值均較大;各類混凝土板內部蒸汽壓力均隨溫度和時間的變化趨勢與無荷載作用下的基本一致;PPHPC板中蒸汽壓力峰值均明顯小于HPC的,PP纖維的摻入改善了混凝土的抗爆裂性能。四、對HPC和PPHPC進行不同溫度后的壓汞試驗。結果表明:隨著溫度的不斷升高,HPC和PPHPC的孔隙率和平均孔徑均呈現(xiàn)明顯增大趨勢;同一溫度下,PPHPC的孔隙率和平均孔徑均大于HPC的,適量PP纖維可改善混凝土的孔隙大小及孔徑分布,進而有效降低其內部蒸汽壓力。五、利用MATLAB數學程序軟件及有限差分法對混凝土內部的溫度和蒸汽壓力進行數值計算,并與試驗實測值進行對比分析。結果表明:模擬值和實測值整體變化趨勢基本一致,兩者雖在數值上存在一定差異,但其模擬結果仍可為定性分析混凝土的高溫爆裂提供一定的理論依據。
[Abstract]:High - strength and high - performance concrete ( HSC and HPC ) are used as a new high - tech concrete . The experimental results show that the high - temperature resistance of HSC / HPC is less than that of ordinary concrete .

【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TU528

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