小結混凝土的高溫試驗方法

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1試驗現象

當爐溫升至300℃時，水蒸氣從爐頂冒出，隨后氣量逐漸增多，在550℃左右時達到最大，水蒸氣從爐頂和爐壁縫隙冒出，在爐頂壓頭上方結成水珠滴下，持續大約10min，此時盡管爐溫仍在上升，但水蒸氣開始減少，直至消失．為經歷高溫全過程后的試件表面裂縫分布情況，其中試件R46SL和R66SL照片中的豎向圓管為測量試件變形的剛玉管．對于高溫全過程試驗中未施加軸壓荷載的試件R40LL和R60LL，當其冷卻至室溫時表面多為熱膨脹引起的橫向裂縫，且隨著溫度升高，裂縫數量明顯增多，裂縫寬度增大．對于施加軸壓荷載的試件，試件表面多為豎向裂縫．在相同的軸壓荷載作用和降溫制度下，表面裂縫數量隨溫度的升高而增多，裂縫寬度隨之增大；在相同約束應力作用下，Te＝400℃的試件表面裂縫隨著降溫速度的增大而增多；Te＝600℃的試件，隨降溫速度增大，其表面裂縫數量略有增加．可見，混凝土溫度越高，降溫方式對其表面裂縫數量的影響越小．這可能是混凝土在遭受較高溫度作用時，表面已經產生較多裂縫，從而使降溫方式對表面裂縫的影響不顯著所致．

2高溫全過程

無軸壓荷載試件在升溫過程中產生顯著的膨脹變形，最大膨脹變形隨溫度的升高而增大；降溫過程中隨著溫度的降低，其高溫膨脹變形有所恢復，但降至室溫后仍有明顯的殘余膨脹變形，且其隨溫度的升高而增大．與無軸壓荷載試件相比，有軸壓荷載試件高溫全過程δ－t曲線存在顯著差異．同一溫度系列有軸壓荷載試件的高溫膨脹變形基本相同，但明顯小于無軸壓荷載試件，殘余變形由膨脹變形變為壓縮變形；采用不同降溫方式的同一溫度系列試件的高溫后殘余變形有所不同，且一般隨降溫速度的增大而增大．對于軸壓比n＝0．6的試件，由于短期高溫徐變和瞬態熱應變的影響，導致試件在升溫過程中未產生膨脹變形．同一溫度系列采用LL降溫方式試件的δ－t關系曲線的降溫部分近似平行．這是由于混凝土在升溫過程中發生的膨脹變形主要包括固體顆粒的升溫膨脹、失水收縮、水泥漿體和骨料界面裂縫的出現與擴展以及骨料的內部損傷等，在降溫過程中，除了固體顆粒的膨脹變形可以恢復外，其余變形基本都不能恢復．對于采用不同降溫方式的有約束試件，其降溫部分不再與采用LL降溫方式的曲線平行．

3荷載變形關系

N－ε曲線包括常溫加載、高溫全過程與高溫后破壞3個階段．可見，N－ε關系曲線有以下特點：LL與KL降溫方式對N－ε關系曲線形狀的影響沒有明顯區別，SL降溫方式對高溫全過程曲線的影響較為顯著，導致其軸壓剛度和極限承載力明顯降低．與常溫試件相比，無軸壓荷載高溫全過程作用后試件極限承載力在Te＝400℃時損失較小，Te＝600℃時損失較為明顯；有軸壓荷載高溫全過程作用后試件有非常明顯的殘余壓縮變形，殘余承載力不僅與所經歷的溫度有關，而且與軸壓荷載水平和降溫方式有關．對于同一溫度系列試件，與無軸壓荷載情況相比，軸壓荷載使高溫全過程后N－ε關系曲線的彈性階段增長，彈塑性階段縮短，曲線形狀漸趨尖聳，軸壓剛度增加，下降段變陡，破壞更突然，明顯變脆．這可能是由于在升降溫和冷卻全過程中，混凝土由于荷載和高溫的雙重作用而產生微裂紋等累積損傷所致．為溫度對鋼筋混凝土試件N－ε關系的影響規律．由可見，相同軸壓荷載水平和降溫方式下，隨著溫度的升高，無軸壓荷載試件高溫后N－ε關系曲線漸趨扁平，峰值應變增加，軸壓剛度顯著降低；有軸壓荷載試件高溫后N－ε關系曲線彈性上升段與下降段差距不大．

作者：王志偉霍靜思郭玉榮單位：湖南大學