【摘要】：高溫作用下混凝土的力學(xué)性能、熱工性能和內(nèi)部微結(jié)構(gòu)都會發(fā)生變化,性能嚴(yán)重劣化,從而引起混凝土構(gòu)件和結(jié)構(gòu)的變形加劇,嚴(yán)重時會導(dǎo)致整體結(jié)構(gòu)倒塌和破壞。高強(qiáng)高性能混凝土因其內(nèi)部結(jié)構(gòu)致密,遭受火災(zāi)后容易出現(xiàn)爆裂,對結(jié)構(gòu)危害更大。因此,研究高強(qiáng)高性能混凝土高溫?fù)p傷多尺度缺陷,探討高溫作用下缺陷劣化演化規(guī)律,對提高高性能混凝土的抗火性能、防災(zāi)減災(zāi),及其火災(zāi)后的加固補(bǔ)強(qiáng)具有重要意義。本文混凝土的缺陷指孔隙和裂縫。主要從宏觀尺度、細(xì)觀尺度和微觀尺度三個方面對其高溫?fù)p傷缺陷進(jìn)行研究。宏觀尺度下利用裂縫綜合檢測儀對混凝土表面裂縫進(jìn)行測量,細(xì)觀尺度下采用X射線CT技術(shù)對高性能混凝土試件進(jìn)行掃描,微觀尺度下運(yùn)用掃描電鏡對混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀測,研究不摻和摻0.2%聚丙烯纖維的C60和C80高性能混凝土高溫?fù)p傷缺陷及其劣化演化規(guī)律,并進(jìn)行對比分析。本文主要研究內(nèi)容如下:1、高溫后高強(qiáng)高性能混凝土高溫?fù)p傷宏觀缺陷分析(1)高強(qiáng)高性能混凝土高溫?fù)p傷表觀現(xiàn)象分析對不摻和摻0.2%聚丙烯纖維的C60和C80高性能混凝土高溫后的表觀現(xiàn)象進(jìn)行描述。試驗(yàn)結(jié)果表明,經(jīng)過高溫作用,C60和C80混凝土表面顏色由常溫時的深灰色變?yōu)闇\白色;表面裂縫隨溫度升高而萌生、發(fā)展、貫通,HPC0開始出現(xiàn)裂縫的溫度較PPHPC低。(2)高強(qiáng)高性能混凝土表面裂縫分析研究混凝土表面裂縫數(shù)量和寬度隨溫度變化規(guī)律。試驗(yàn)結(jié)果表明:各溫度下混凝土表面0.1mm的裂縫分布最多;隨著溫度升高,裂隙寬度持續(xù)擴(kuò)展;800℃時混凝土表面裂縫寬度均大于0.5mm,最大達(dá)0.705mm;PPHPC的表面裂縫數(shù)量較HPC0少。2、高強(qiáng)高性能混凝土高溫?fù)p傷細(xì)觀缺陷CT分析(1)高溫下高強(qiáng)高性能混凝土X射線CT圖像特征分析對不摻和摻0.2%聚丙烯纖維的C60和C80高性能混凝土進(jìn)行CT掃描,得到各溫度下的CT圖片,分析隨著作用溫度升高,混凝土CT圖像的變化特征。試驗(yàn)結(jié)果表明:隨著作用溫度升高,HPC0和PPHPC內(nèi)部微結(jié)構(gòu)是不斷劣化的,但兩者劣化規(guī)律不一致。400℃前,HPC0內(nèi)部微結(jié)構(gòu)隨著溫度升高逐步劣化;PPHPC微結(jié)構(gòu)在300℃前變化不明顯,400℃時變化顯著。(2)高溫下高強(qiáng)高性能混凝土孔隙參數(shù)統(tǒng)計(jì)分析研究孔隙的數(shù)量、面積和平均孔隙直徑隨溫度的變化規(guī)律。試驗(yàn)結(jié)果表明:隨著作用溫度升高,混凝土內(nèi)部孔隙數(shù)量、孔隙面積和孔隙平均直徑呈增加趨勢;對于同一強(qiáng)度等級混凝土,在任何溫度作用下,原生孔隙多的混凝土,其孔隙數(shù)量和面積均比原生孔隙少的大,但其增長率低;PPHPC的閾值溫度是500℃。(3)高溫下高強(qiáng)高性能混凝土孔隙分形維數(shù)分析引入分形理論,采用差分盒維數(shù)法研究C60和C80高性能混凝土微結(jié)構(gòu)變化分形規(guī)律。試驗(yàn)結(jié)果表明:隨著作用溫度升高,HPC的分形維數(shù)基本上呈增大趨勢;在任何溫度下,C60 PPHPC的分形維數(shù)均大于HPC0,C80 PPHPC的分形維數(shù)在500℃高溫作用前小于HPC0。(4)高溫下高強(qiáng)高性能混凝土裂縫演化規(guī)律分析把C60高性能混凝土各溫度下某特定層CT圖中的裂縫單獨(dú)提取出來,定量觀測與分析裂縫的形態(tài)、數(shù)量、長度、寬度及面積和周長隨溫度變化的規(guī)律,并與C80混凝土裂縫特征進(jìn)行對比分析。試驗(yàn)結(jié)果表明:隨著作用溫度升高,混凝土內(nèi)部裂縫的長度、寬度、面積和周長基本上呈增大趨勢;HPC0和PPHPC的裂縫參數(shù)、形態(tài)和發(fā)展規(guī)律不同。(5)高溫下高強(qiáng)高性能混凝土孔隙演化規(guī)律分析從混凝土CT圖像中挑選出四個孔隙進(jìn)行分析,研究孔隙直徑和面積隨溫度變化演化規(guī)律。試驗(yàn)結(jié)果表明:隨著溫度升高,單個孔隙的直徑會擴(kuò)大或縮小;多個單獨(dú)小孔會融合成大孔,孔隙面積發(fā)生變化。3、高強(qiáng)高性能混凝土高溫?fù)p傷微觀缺陷掃描電鏡分析(1)孔隙結(jié)構(gòu)掃描電鏡分析借助掃描電鏡技術(shù)研究高強(qiáng)高性能混凝土內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)隨溫度變化的演化規(guī)律,孔結(jié)構(gòu)包括孔隙面積比和孔徑分布兩個參數(shù)。試驗(yàn)結(jié)果表明:隨著作用溫度升高,C60HPC的孔隙面積比是增大的;與HPC0相比,PPHPC的孔隙面積比較大;C60HPC的小孔(0.05μm)和過渡孔(0.05~0.10μm)的孔隙占比呈減小趨勢,大孔(0.1μm)占比呈增加趨勢。(2)裂縫掃描電鏡分析研究高性能混凝土內(nèi)部裂縫隨溫度變化的演化規(guī)律。試驗(yàn)結(jié)果表明:混凝土內(nèi)部裂縫隨溫度升高發(fā)展,裂縫寬度增加,500℃時相互貫通;裂縫發(fā)展趨勢與CT試驗(yàn)所觀測的相一致。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TU528

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本文編號：2708598