聚丙烯纤维高强混凝土高温后的热工性能及温度场研究

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近年来,高层建筑结构和桥梁隧道工程得到了大力发展,高强混凝土因其强度高、耐久性好也得到了广泛的应用。然而,高强混凝土存在韧性和高温性能差的缺陷。研究表明,掺加聚丙烯纤维可以改善高强混凝土的韧性,现在已经得到大力推广。随着火灾发生得日趋频繁,研究聚丙烯纤维高强混凝土的抗火性能意义重大,其中,混凝土结构在火灾作用下内部温度场分布对研究结构抗火尤为重要。   本试验研究依托山西省高校科技开发研究项目(编号:2007115)和山西省自然科学基金(编号:20101124-2),通过对不同温度高强混凝土的导热系数和表观密度的测定,得出热工参数和温度的关系。利用计算机仿真软件,模拟高温后高强混凝土构件的内部温度场分布,并用试验进行了对比验证。主要进行了如下工作:   1、对聚丙烯纤维高强混凝土进行不同高温试验后,测定其导热系数和表观密度,试验表明,随着温度的升高,高强混凝土导热系数和表观密度都呈降低趋势。通过探讨温度对导热系数和表观密度的影响,分别建立导热系数、表观密度与温度三者之间的关系式,并简要分析了其原因。   2、根据试验测定的热工系数,利用ABAQUS软件,对聚丙烯纤维高强混凝土构件进行高温下温度场的数值模拟,得出相应的温度场分布。经分析数据,得出如下结论:   (1)高强混凝土为热惰性材料。   (2)在高强混凝土内部存在着不均匀的温度场分布。   (3)距离受火面越近,温度上升越快。距离受火面越远,温度上升越慢。   3、对高温下聚丙烯纤维高强混凝土板内部温度场试验数据与ABAQUS软件数值模拟数据进行对比后得出,该软件对聚丙烯纤维高强混凝土的高温性能研究具有一定的可靠性,并分析了数据误差产生的原因。
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