研究结果表明, 含湿量是影响高性能混凝土高温爆裂的主要因素。 高性能混凝土发生爆裂的温度范围是 350 ～ 450 ℃,爆裂的临界含湿量为 63%～ 75%。 试件含湿量越高, 试件爆裂的频率和损伤程度越大。 单掺体积分数为0.05 %的网状聚丙烯纤维或 P VA 纤维即可防止高性能混凝土发生高温爆裂, 纤维掺量越高, 高性能混凝土高温损伤程度越小。 聚丙烯网状纤维和 PV A 纤维改善了高性能混凝土高温后残余抗压强度、残余劈拉强度和残余断裂能。

  火灾是大多数建筑物结构的潜在危险之一, 一直以来都危害着人民的生命和财产的安全。随着高性能混凝土(Hig h Performance Co ncrete , H PC)的广泛应用 , H PC 抗火性能已经成为人们关注的问题。很多学者研究 发现 , 比较普通强度混凝土(No rm al Streng th Co ncrete , NSC), H PC 在高温下更容易发生爆裂 。由于 H PC 密实的微观结构 ,混凝土内部的水分在高温下形成蒸汽压而得不到及时释放,当蒸汽压积累到一定程度, 就会导致 H PC 发生爆裂破坏。影响混凝土高温爆裂的因素很多 ,包括温升速率 、骨料组成、密实度、含湿量 、强度 、试块大小等 , 其中含湿量和强度是两个主要因素 。国内外研究 表明 , 掺加聚丙烯纤维可以有效改善 H PC 的抗火性能, 由于聚丙烯网状纤维熔点低(160 ～ 170 ℃), 在高温下 ,聚丙烯纤维熔化形成的孔道为蒸汽压的释放提供了条件, 防止了 H PC 爆裂的发生。
  从表3可以看出，水胶比 0.26 的 CH PC 发生爆裂的临界含湿量在 63 %～ 75 %之间 。含湿量的高低对 CH PC 的高温爆裂有明显的影响 ,含湿量高于临界含湿量时 ,爆裂几率随着含湿量的增加而增大。而且试件的爆裂程度与含湿量紧密相关, 从试验现象来看 , 100 %含湿量试块爆裂破坏程度最大 ,同时试件表面的裂纹分布及深度也受含湿量高低的影响 ,含湿量越低,试件表面的裂纹数量和深度也随之减小。
表 3 不同含湿量混凝土试件爆裂情况统计试块类型 含湿量/ %0～ 63 75 88 100
CH PC       12(0) 3(1) 3(2) 3(2)
PHPC1      12(0) 3(0) 3(0) 3(0)
PHPC2      12(0) 3(0) 3(0) 3(0)
PHPC3      12(0) 3(0) 3(0) 3(0)
PPH PC1   12(0) 3(0) 3(0) 3(0)
PPH PC2   12(0) 3(0) 3(0) 3(0)
PPH PC3   12(0) 3(0) 3(0) 3(0)
注:括号内为每种含湿量试验用试块总量;括号内为爆裂试块数量。
在 100 ～ 200 ℃, H PC 中的游离水和吸附水开始排出 ;在 200 ～ 300 ℃, H PC 开始失去硅酸钙凝胶孔中的水,游离水大量排出;在 300 ～ 400 ℃, 凝胶孔
中的水进一步排出。本试验中 CH PC 发生爆裂时 ,炉内的温度在 400 ℃左右, 试件内部的温度应比炉内的温度低, 约在 100 ～ 300 ℃, 这正是 CH PC 内大量的游离水排出的阶段 ,这表明含湿量的高低仍然是 CH PC 高温爆裂的主要控制因素 。在升温过程中, 混凝土内部蒸汽压得不到及时的释放 ,当蒸汽孔压力达到临界值, 超过 CH PC 的抗拉强度时就会发生爆裂 。由于 CH PC 的高密实性和低渗透性,混凝土内部蒸汽压并不能通过一次爆裂而完全释放, 而是在一定时间内 ,通过多次不同程度的爆裂来逐步释放 , 这可以从持续微小的爆裂声和多次较大的爆裂声推测出来 。
  如表 3 所示 , 在密实的 H PC 中掺入低熔点的网状聚丙烯纤维或 PVA 纤维, 无论含湿量多高 ,都没有发生爆裂。网状聚丙烯纤维或 PVA 纤维体积掺量为 0.05 %就可以完全防止爆裂的发生。当体积分数提高到 0.2 %时 , H PC 试件不但没有发生爆裂 ,而且表面裂纹数量和扩展程度也呈下降趋势。这表明增加网状聚丙烯纤维或 PVA 的掺量, 可以有效地防止 H PC 爆裂的发生, 并且减小 HPC 的高
温损伤 。
  聚丙烯网状纤维或 PVA 纤维均匀分布在混凝土中,当温度升高时 ,纤维开始熔化并挥发 ,在混凝土中留下相互贯通的孔道。这就为混凝土中的蒸汽压的释放提供了条件 , 使得蒸汽压达不到临界蒸汽压值,避免了爆裂的发生 。这与以往的报道相
一致,同时, 随着纤维掺量的提高, 均匀分布在混凝土中的孔道进一步增加, 从而使蒸汽压引起的 H PC内部损伤大大降低。
结论：
(1)含湿量是导致 CH PC 空白试件发生高温爆裂的主要因素。在本文所述的试验条件下, CH PC发生爆裂的温度范围分别是 350 ～ 450 ℃,爆裂的临界含湿量分别为 63 %～ 75 %。试件爆裂的频率和损伤程度随含湿量的升高而加大 。
(2)单掺体积分数为 0.05 %的网状聚丙烯纤维或 PVA 纤维即可防止 CH PC 的高温爆裂, 继续增加纤维掺量能够减轻其高温作用后的外观损伤 。这主要是因为经过高温后 ,纤维熔化形成贯穿的通道,使得内部蒸汽压及时释放 ,减轻了蒸汽压对混凝土的损伤程度 。
(3)PVA 纤维体积掺量为 0.1 %和 0.2 %及网状聚丙烯纤维体积掺量为 0.1 %对 HPC 残余抗压强度的改善作用稍明显 ,经过 600 ℃高温后, 其残余抗压强度比空白试块分别提高了 16 %、16 %和11 %,经过 800 ℃后分别提高了 5 %、7 %和 5 %。
(4)在 H PC 中掺加 PVA 纤维和网状聚丙烯纤维 ,经过每个温度段高温后 ,残余劈拉强度均高于空白试件 。掺加纤维能够提高 H PC 高温作用后的残余劈拉强度。对比网状聚丙烯纤维 , PVA 纤维对H PC 的残余劈拉强度改善作用稍好。
(5)掺加纤维可以提高 H PC 的残余断裂能 ,掺加网状聚丙烯纤维的 HPC 经过高温后 , 残余断裂能表现出较好的效果;掺加 PVA 纤维对 HPC 残余断裂能略有提高。

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