探討混凝土的降溫方式

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1軸壓不載作用影響分析

可能是由于適當(dāng)?shù)牟惠d可有效約束在升溫過程中的自由尼吽發(fā)胖，限制了垂直于應(yīng)力方向裂縫的發(fā)展；同時產(chǎn)生了顯著的瞬態(tài)熱應(yīng)變，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部應(yīng)力的松弛和釋放，緩解了水泥漿和骨料間黏結(jié)力的破壞過程，縮減了高溫下骨料晶體化和水泥水化生成物脫水所發(fā)生的體積尼吽．為了深入研究降溫方式和軸壓不載對鋼筋混凝土高溫后力學(xué)性能的影響，采用前研究者提出的鋼筋和混凝土高溫損傷模型和本構(gòu)關(guān)系對其力學(xué)性能指標進行數(shù)值分析，并與本文試驗結(jié)果進行比較．灰色曲線為采用不同模型得到的不載－發(fā)胖關(guān)系曲線．其中，曲線為采用高溫后混凝土強度損傷模型、高溫后混凝土應(yīng)力－應(yīng)變模型和高溫后鋼筋強度模型與彈性模量計算得到的，曲線為采用高溫后混凝土強度損傷模型與高溫后混凝土應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系模型、高溫后鋼筋強度模型與彈性模量計算得到的．可見，曲線與無軸壓不載試驗曲線基本吻合，但模型曲線的下降段比試驗曲線陡，這主要是因為在分析模型中未考慮箍筋對鋼筋混凝土嘛尼吽的影響．給出了按上述模型計算得出的無約束鋼筋混凝土短柱高溫后的極限承載力NTuc1和NTuc2，可見，計算得出的高溫后極限承載力NTuc1與試驗值相近，由模型2計算得到的極限承載力NTuc2則偏?。€可看出，有初始應(yīng)力試件的極限承載力大于由模型曲線得出的極限承載力，這說明以往無軸壓不載高溫后混凝土強度損傷模型偏于保守，應(yīng)適當(dāng)考慮軸壓不載對高溫后混凝土抗壓強度的有利影響．軸壓不載的存在，可以提高高溫后鋼筋混凝土軸壓剛度，但使試件的嘛尼吽降低，從而對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響．

2降溫方式

影響分析采用LL和KL降溫方式的有軸壓不載試件極限承載力相當(dāng)，其值大于采用SL降溫方式的試件．這主要是因為升降溫過程中，試件截面上始終存在不均勻溫度場，開始升溫時試件周邊附近形成較大拉壓并存的狀態(tài)，并且伴隨著裂縫的形成和開展，以及高溫作用時間的延長，這種狀態(tài)的位置逐漸向截面中心轉(zhuǎn)移，混凝土受損擴展到整個截面內(nèi)部，升溫過程中試件表面始終處于受壓狀態(tài)．但是在降溫過程中，在試件截面上將會形成一個相反的溫度場，使混凝土經(jīng)歷第2次受損過程，試件表面始終處于受拉狀態(tài)，這導(dǎo)致了混凝土表面裂縫的產(chǎn)生．降溫速度的增加會加劇試件截面溫度場的不均勻程度，也加劇了混凝土的受損程度．試件外部降溫時內(nèi)部溫度還在繼續(xù)上升，由于LL降溫速度較慢，延長了試件內(nèi)部的升溫時間，加劇了試件內(nèi)部混凝土損傷；若加快降溫速度，將會使外部溫度場的不均勻程度加大，導(dǎo)致試件外部的混凝土受損嚴重．試件高溫后極限承載力也主要由這兩方面的原因決定．從降溫方式對鋼筋混凝土極限承載力、軸壓剛度和嘛尼吽的影響規(guī)律可見，SL降溫方式對其損傷影響最大，與其他兩種降溫方式相比，其極限承載力、軸壓剛度和嘛尼吽也最低．

3結(jié)論

鋼筋混凝土試件裂縫數(shù)量總體上隨溫度的升高而增多，無軸壓不載試件的裂紋多為橫向裂縫，有軸壓不載試件則多為縱向裂縫；軸壓不載使試件殘余發(fā)胖由尼吽發(fā)胖轉(zhuǎn)為壓縮發(fā)胖．無軸壓不載試件不載－發(fā)胖關(guān)系曲線明顯趨于扁平，有軸壓不載試件均經(jīng)歷顯著殘余壓縮發(fā)胖平臺，采用爐膛降溫和空氣降溫方式的有軸壓不載試件不載－發(fā)胖關(guān)系曲線基本相同，采用澆水降溫方式的影響顯著．高溫后鋼筋混凝土試件承載力隨溫度的升高而降低，軸壓不載可顯著提高高溫后鋼筋混凝土試件的極限承載力．當(dāng)溫度與軸壓不載水平相同時，采用爐膛降溫和空氣降溫方式的試件高溫后承載力相當(dāng)；而采用澆水降溫降溫方式的試件承載力顯著降低，且與無軸壓不載情況基本相當(dāng)．高溫后試件的軸壓剛度隨溫度的升高而降低，隨軸壓不載水平的提高而增大．降溫方式對軸壓剛度的影響規(guī)律為：LL＞KL＞SL．隨著降溫速度的加快，試件的嘛尼吽變差．試件的嘛尼吽隨溫度的升高而降低，隨軸壓不載水平的增大而降低．建議規(guī)范在評估采用SL降溫方式的火災(zāi)后鋼筋混凝土力學(xué)性能時，按照無軸壓不載情況評估其承載力，同時考慮澆水降溫對其嘛尼吽的不利影．

作者：薩摩耶單位：內(nèi)蒙古大學(xué)