本文關(guān)鍵詞： 高強(qiáng)高性能混凝土 聚丙烯纖維 高溫 蒸汽壓 數(shù)值分析　出處：《太原理工大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：高強(qiáng)、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(shù)混凝土,由于其在工程中推廣應(yīng)用的時(shí)間相對(duì)較短,對(duì)其高溫性能的研究遠(yuǎn)不及普通混凝土研究的那么透徹,尤其是其高溫下內(nèi)部蒸汽壓測試分析及高溫對(duì)其微結(jié)構(gòu)劣化損傷等方面研究相對(duì)甚少,為科學(xué)解釋HSC/HPC火災(zāi)高溫爆裂機(jī)理及成因、提高其結(jié)構(gòu)抗火性能以及拓展其工程應(yīng)用領(lǐng)域,迫切需要展開進(jìn)一步深入研究。本文依托國家自然科學(xué)基金(51478290),依據(jù)工程中HSC/HPC原材料的選擇,配制了強(qiáng)度等級(jí)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(duì)其進(jìn)行了高溫下蒸汽壓測試及相關(guān)數(shù)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(jī)理提供一定的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)和理論依據(jù)。主要研究內(nèi)容如下:一、對(duì)聚丙烯纖維(PP)體積摻量為0、0.2%的C80HPC試件進(jìn)行不同溫度后的強(qiáng)度(立方體抗壓強(qiáng)度、劈裂抗拉強(qiáng)度和彎折強(qiáng)度)試驗(yàn)。結(jié)果表明:三種強(qiáng)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(dāng)受熱溫度在400℃之前,混凝土的強(qiáng)度降低幅度均比較緩慢;400℃以后,強(qiáng)度下降均較顯著,混凝土內(nèi)部劣化損傷較為嚴(yán)重。二、設(shè)計(jì)制作了基準(zhǔn)素混凝土、基準(zhǔn)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(duì)高溫電阻爐加熱下無荷載作用的混凝土板進(jìn)行蒸汽壓試驗(yàn)研究。結(jié)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(yīng)深度測點(diǎn)處的蒸汽壓力峰值均明顯小于HPC的;各類混凝土板內(nèi)部蒸汽壓力均隨溫度和時(shí)間的升高呈現(xiàn)先增大后減小的變化規(guī)律,并且內(nèi)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(fēng)險(xiǎn)。三、為切合工程實(shí)際,設(shè)計(jì)制作了基準(zhǔn)加筋混凝土和PP纖維加筋混凝土兩類板,對(duì)混凝土板進(jìn)行均布加載與明火耦合作用,并利用上述自制測試裝置進(jìn)行蒸汽壓試驗(yàn)研究。結(jié)果表明:均布加載與明火耦合作用下基準(zhǔn)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(yán)重,且同類板中相應(yīng)深度測點(diǎn)處的蒸汽壓力峰值均較大;各類混凝土板內(nèi)部蒸汽壓力均隨溫度和時(shí)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(duì)HPC和PPHPC進(jìn)行不同溫度后的壓汞試驗(yàn)。結(jié)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(jìn)而有效降低其內(nèi)部蒸汽壓力。五、利用MATLAB數(shù)學(xué)程序軟件及有限差分法對(duì)混凝土內(nèi)部的溫度和蒸汽壓力進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,并與試驗(yàn)實(shí)測值進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果表明:模擬值和實(shí)測值整體變化趨勢基本一致,兩者雖在數(shù)值上存在一定差異,但其模擬結(jié)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(jù)。
[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(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TU528

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