论文部分内容阅读
摘要：本文综合利用了混凝土动、静三轴的试验系统，对混凝土在常温20℃以及经过200℃～600℃高温作用等几种环境下开展了力学性能试验，对混凝土的抗压强度、抗拉强度、应变及弹性模量进行了测量与研究，并根据研究结果，分析了高温作用对于混凝土力学性能的影响。
关键词：高温 混凝土 力学性能 影响 试验分析
当下，研究高温作用下混凝土的力学性能，并针对其弊端来改善混凝土的力学性能，以更好地在高温下发挥作用，将是一件迫在眉睫的任务。本文就高温对混凝土力学性能的影响问题结合相关试验主要介绍了以下几个方面的内容。
1 试验设计介绍
1.1 原材料及混凝土配比。在本次试验中，所采用的水泥是32.5级的普通硅酸盐水泥，所采用的细骨料为中砂，粗骨料为碎石，骨料的最大粒径可达20mm。混凝土每立方米的配合比以及其性能指标见下表。
表1 每立方米混凝土的配合比及其性能指标
1.2 试验方法概述。本试验采用的都是尺寸为100mmX100
mmX100mm的混凝土试件，高温试验选用的仪器是中温箱式电炉，该电炉可以达到950℃的最高温度，当试件达到了预定的温度后，还要恒温6小时，然后再置于空气中进行自然冷却，冷却一天（24小时）即可，冷却后就可以正式进行单项试验。在首先进行的抗压试验时，试件要放置于试验机的两个加载板之间，还要选用塑料薄膜或甘油在试件的加载面和加载板间进行减摩。同时试件的轴心物理要对中，反复预压以后施加荷载，试件被破坏为止。对于抗拉试验，温度选择上可以分别设置成常温20℃及高温200℃、300℃、500℃、600℃等几种情况，而在每一种温度情况下要至少试验3个试验试件。如果发现数据离散性比较大，则可以适当的考虑增加试验试件的数目，争取使数据的准确性和完整性得到保证。
2 试验现象介绍及试验数据分析
2.1 对于试验现象的介绍。在经过了试验所设定的几个不同的温度情况后，混凝土试验试块的颜色以及表面都发生了很大的变化。比如，在由常温20℃升至高温200℃时，试块的颜色和表面都基本与常温状态一致；当温度升高到300℃以后时，试块的表面出现少量的细微裂缝，其颜色也变得暗灰；当温度高达500℃～600℃时，试块的表面就会有一定的掉皮或缺角现象出现，试块的颜色也逐渐变红。对实验现象研究分析可知，高温作用后，混凝土单轴压的破坏形态是柱状压坏，单轴拉的破坏形态是拉断。
2.2 对于极限抗压强度和抗拉强度的分析。首先，对于混凝土的极限抗压强度来说。本试验中的试验现象是，当温度在300℃以下时，其极限抗压强度会逐渐降低，但降低的幅度不明显；当温度达到300℃以上时，随着试验温度的不断增加，混凝土的单轴极限抗压强度会出现比较明显的降低；当温度高达600℃以后时，混凝土的单轴极限抗压强度会降低至常温时的57％左右。其次，对于抗拉强度。在试验中，要测出混凝土在不同温度情况下的抗拉强度值，测算出其对应的平均值，然后用常温下测出混凝土的抗拉强度值去遍除各温度时的抗拉强度值，再运用最小二乘法进行验算，最后可以得到抗拉强度与温度的关系，见下图：
由上图可知，混凝土抗拉强度的变化是随着温度的不断增加，基本呈线性降低的趋势。
2.3 对于受压变形性能的研究。试验发现，随着试验温度的不断提高，混凝土单轴受压时的峰值应力点的应变明显增加。温度高达600℃以后，其峰值应变能够达到常温时的两倍多。可以说明，混凝土单轴受压时的峰值应力点的应变随温度的增加，呈现出线性增长的趋势；对于弹性模量来说，按照试验试块40％的抗压峰值应力所对应的应变可以计算出割线的弹性模量，同时计算出初始弹性模量值。图2和图3分别给出了峰值应力点的应变与温度的关系及初始弹性模量值和温度的关系。
图2 峰值应力点的应变与温度的关系
图3 初始弹性模量与温度的关系
从上图可以看出，随温度的不断增加，峰值应力点的应变呈现出递增的趋势，而初始弹性模量呈线性降低的趋势。
3 试验结果分析与研究
3.1 经过高温作用以后，混凝土的力学性能会发生一定的变化，其极限抗压强度会随着温度的增加而降低。温度在300℃以下时，其变化并不是很明显；600℃高温后，混凝土单轴抗压强度降低较明显；高温作用后，混凝土的单轴抗拉强度会随着温度的增加而降低。温度在200℃以下时，变化不是很明显，600℃高温后，单轴抗拉强度会降低比较明显，达60％。高温作用以后，单轴压混凝土的峰值应力点所对应的应变会随着温度的增加而增加。在600℃高温以后，其应变值是常温的约2.21倍。同时，随着温度的不断增加，混凝土的初始弹性模量和峰值变形模量都基本呈现出线性降低的趋势。
3.2 高温作用以后，混凝土的内部会造成不同程度的损伤。温度升高，损伤裂隙会增多；温度对于平均模量的影响要远大于对于抗压强度的影响；抗拉强度及抗压强度与温度的关系以指数函数形式表征。
3.3 高温后，混凝土的冷却方式对混凝土的抗压强度、抗拉强度、平均模量、峰值应变以及破坏特征等的影响不明显。
4 结束语
高温作用对于混凝土的抗压强度、抗拉强度、弹性模量以及应力应变等力学性能都有着一定程度的影响，明显降低或者改变了混凝土的力学性能。
参考文献：
[1]余志武，丁发兴，罗建平.高温后不同类型混凝土力学性能试验研究[J].安全与环境学报.2005(05).
[2]贾艳东，田傲霜，张斌.不同时间高温后混凝土性能的试验研究[J].辽宁工程技术大学学报.2006(06).
关键词：高温 混凝土 力学性能 影响 试验分析
当下，研究高温作用下混凝土的力学性能，并针对其弊端来改善混凝土的力学性能，以更好地在高温下发挥作用，将是一件迫在眉睫的任务。本文就高温对混凝土力学性能的影响问题结合相关试验主要介绍了以下几个方面的内容。
1 试验设计介绍
1.1 原材料及混凝土配比。在本次试验中，所采用的水泥是32.5级的普通硅酸盐水泥，所采用的细骨料为中砂，粗骨料为碎石，骨料的最大粒径可达20mm。混凝土每立方米的配合比以及其性能指标见下表。
表1 每立方米混凝土的配合比及其性能指标
1.2 试验方法概述。本试验采用的都是尺寸为100mmX100
mmX100mm的混凝土试件，高温试验选用的仪器是中温箱式电炉，该电炉可以达到950℃的最高温度，当试件达到了预定的温度后，还要恒温6小时，然后再置于空气中进行自然冷却，冷却一天（24小时）即可，冷却后就可以正式进行单项试验。在首先进行的抗压试验时，试件要放置于试验机的两个加载板之间，还要选用塑料薄膜或甘油在试件的加载面和加载板间进行减摩。同时试件的轴心物理要对中，反复预压以后施加荷载，试件被破坏为止。对于抗拉试验，温度选择上可以分别设置成常温20℃及高温200℃、300℃、500℃、600℃等几种情况，而在每一种温度情况下要至少试验3个试验试件。如果发现数据离散性比较大，则可以适当的考虑增加试验试件的数目，争取使数据的准确性和完整性得到保证。
2 试验现象介绍及试验数据分析
2.1 对于试验现象的介绍。在经过了试验所设定的几个不同的温度情况后，混凝土试验试块的颜色以及表面都发生了很大的变化。比如，在由常温20℃升至高温200℃时，试块的颜色和表面都基本与常温状态一致；当温度升高到300℃以后时，试块的表面出现少量的细微裂缝，其颜色也变得暗灰；当温度高达500℃～600℃时，试块的表面就会有一定的掉皮或缺角现象出现，试块的颜色也逐渐变红。对实验现象研究分析可知，高温作用后，混凝土单轴压的破坏形态是柱状压坏，单轴拉的破坏形态是拉断。
2.2 对于极限抗压强度和抗拉强度的分析。首先，对于混凝土的极限抗压强度来说。本试验中的试验现象是，当温度在300℃以下时，其极限抗压强度会逐渐降低，但降低的幅度不明显；当温度达到300℃以上时，随着试验温度的不断增加，混凝土的单轴极限抗压强度会出现比较明显的降低；当温度高达600℃以后时，混凝土的单轴极限抗压强度会降低至常温时的57％左右。其次，对于抗拉强度。在试验中，要测出混凝土在不同温度情况下的抗拉强度值，测算出其对应的平均值，然后用常温下测出混凝土的抗拉强度值去遍除各温度时的抗拉强度值，再运用最小二乘法进行验算，最后可以得到抗拉强度与温度的关系，见下图：
由上图可知，混凝土抗拉强度的变化是随着温度的不断增加，基本呈线性降低的趋势。
2.3 对于受压变形性能的研究。试验发现，随着试验温度的不断提高，混凝土单轴受压时的峰值应力点的应变明显增加。温度高达600℃以后，其峰值应变能够达到常温时的两倍多。可以说明，混凝土单轴受压时的峰值应力点的应变随温度的增加，呈现出线性增长的趋势；对于弹性模量来说，按照试验试块40％的抗压峰值应力所对应的应变可以计算出割线的弹性模量，同时计算出初始弹性模量值。图2和图3分别给出了峰值应力点的应变与温度的关系及初始弹性模量值和温度的关系。
图2 峰值应力点的应变与温度的关系
图3 初始弹性模量与温度的关系
从上图可以看出，随温度的不断增加，峰值应力点的应变呈现出递增的趋势，而初始弹性模量呈线性降低的趋势。
3 试验结果分析与研究
3.1 经过高温作用以后，混凝土的力学性能会发生一定的变化，其极限抗压强度会随着温度的增加而降低。温度在300℃以下时，其变化并不是很明显；600℃高温后，混凝土单轴抗压强度降低较明显；高温作用后，混凝土的单轴抗拉强度会随着温度的增加而降低。温度在200℃以下时，变化不是很明显，600℃高温后，单轴抗拉强度会降低比较明显，达60％。高温作用以后，单轴压混凝土的峰值应力点所对应的应变会随着温度的增加而增加。在600℃高温以后，其应变值是常温的约2.21倍。同时，随着温度的不断增加，混凝土的初始弹性模量和峰值变形模量都基本呈现出线性降低的趋势。
3.2 高温作用以后，混凝土的内部会造成不同程度的损伤。温度升高，损伤裂隙会增多；温度对于平均模量的影响要远大于对于抗压强度的影响；抗拉强度及抗压强度与温度的关系以指数函数形式表征。
3.3 高温后，混凝土的冷却方式对混凝土的抗压强度、抗拉强度、平均模量、峰值应变以及破坏特征等的影响不明显。
4 结束语
高温作用对于混凝土的抗压强度、抗拉强度、弹性模量以及应力应变等力学性能都有着一定程度的影响，明显降低或者改变了混凝土的力学性能。
参考文献：
[1]余志武，丁发兴，罗建平.高温后不同类型混凝土力学性能试验研究[J].安全与环境学报.2005(05).
[2]贾艳东，田傲霜，张斌.不同时间高温后混凝土性能的试验研究[J].辽宁工程技术大学学报.2006(06).