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【聚丙烯纤维】混凝土爆裂机理

文章出处:鼎强聚丙烯纤维(http://whzd88.com/Products/dqjbxxw.html)责任编辑:鼎强聚丙烯纤维(http://whzd88.com/Products/dqjbxxw.html)人气:-发表时间:2017-05-08 18:00【

      混凝土在遭受火灾或者高温作用后,混凝土表面会发生突然崩裂的现象,混凝土的力学性能会突降甚至散失,这就是混凝土的高温爆裂。火灾引起的混凝土的高温爆裂没有任何的先兆,是一种突发性破坏,并且伴随着大量的能量逸出,对混凝土结构的承载力及耐久性会产生很严重的破坏。虽然目前国内
外对高性能混凝土爆裂机理众说纷纭,还没有达到较为一致的结论,但有两种观点赢得国内外专家的首肯,即蒸汽压机理(the  vapor  pressure  build-up mechanism)与热应力机理(the thermal stress mechanism)。
(1)蒸汽压机理(the vapor pressure build-up mechanism)
      蒸汽压机理应用的条件是,从微观角度上来说,高性能混凝土是结构细密,坚实,孔隙率很小且相邻孔之间互不连通的密闭物体。当遭受火灾等高温环境时,即在加热升温过程中,混凝土温度也随之升高,内部游离的水蒸发变成水蒸气,由于水气化变成水蒸气过程中体积发生膨胀,同时混凝土升温速率不同步,所以在加热的过程中产生温度梯度,这将促使水蒸气向内部较冷区域内移动,对于硬化后的水泥浆体,其内部结构非常密实,渗透性低,混凝土的低渗透率和饱和水层形成一个屏障阻止了水蒸汽自由移动,使蒸气压产生累积效应,在孔表面或孔连接部位形成毛细孔压力,当混凝土内任何一个部位的毛细孔压力大于其自身的抗拉强度时,便发生爆裂现象。
(2)热应力机理 (the thermal stress mechanism)
      热应力机理在高性能混凝土中应用的模型条件是,在高温作用下,混凝土内部总应变由与温度变化成比例的应变和与温度变化不成比例的应变构成,应变作用方向不一,无规则,并且混凝土内部至少存在一处,该处的局部应变量大于允许变形量。该机理从应力角度可以这样理解,混凝土内部的热应力不仅仅是由一个方向产生,可能由双向或者三向共同产生,热应力大小与混凝土受热温度呈正比,热应力单独地或与孔隙压力共同作用于混凝土内部,该值大于混凝土自身抗拉强度时,混凝土便会因此发生爆裂而破坏。
      从微观角度研究了不同种类的混凝土(HPC、NC)高温后的变化特征,以孔结构的变化量来体现这一变化过程,得出:在高温(600℃)作用下,普通混凝土和高强混凝土孔( hcp 1.3um )累计体积均增大,虽然高强混凝土孔体积增量没普通混凝土高,但增加的速度比普通混凝土快,高温后,高强混凝土孔体积是高温前的 3.9 倍,大于普通混凝土的 2.8 倍,由此可见,高强混
凝土高温后的劣化效果比普通混凝土更加显著。朋改非,李斌等人通过用燃油高温炉对不同强度等级的混凝土(NC-40,HPC-60,HPC-70,HPC-100,HPC120
)进行标准火灾条件下的试验,同时用两块加筋 HPC 进行对比试验,结果发现,只有同时满足发生爆裂所需要的最低强度和最小湿含量时,混凝土才会发生爆裂,强度越高,发生爆裂所需要的湿含量越小,湿含量的大小对混凝土爆裂占主导作用,由此印证了蒸汽压机理的合理性。
      对混凝土内部的湿热传递以及蒸汽压 Brzant研究认为孔隙水(水蒸汽)仅仅是混凝土爆裂的诱因,仅在混凝土开裂初期发挥作用,真正影响裂缝开展扩大乃至爆裂的是由热应力产生的势能作用。
      傅宇方等认为混凝土是非均匀多项复合材料,爆裂产生的原因非常复杂,爆裂过程中既发生物理反应也发生化学反应,混凝土组成材料、强度、内部含水率、湿含量及渗透性、试件形状、升温速率、加载方式和加荷大小均对爆裂产生影响,孔隙水(汽)压力虽然可以使混凝土产生裂缝,但并不能单独使混凝土发生爆裂,只有当热应力机理与孔隙水(汽)压力耦合作用不利于缓解孔隙压力时,才可能导致爆裂的发生等认为混凝土是非均匀多项复合材料,爆裂产生的原因非常复杂,爆裂过程中既发生物理反应也发生化学反应,混凝土组成材料、强度、内部含水率、湿含量及渗透性、试件形状、升温速率、加载方式和加荷大小均对爆裂产生影响,孔隙水(汽)压力虽然可以使混凝土产生裂缝,但并不能单独使混凝土发生爆裂,只有当热应力机理与孔隙水(汽)压力耦合作用不利于缓解孔隙压力时,才可能导致爆裂的发生。 

 


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