高温后混凝土力学性能的对比分析

　　高温后混凝土力学性能的对比分析宿晓萍隋艳娥赵万里（长春工程学院土木工程一系，长春130012）学性能的试验结果进行了对比分析，得出如下结论：高温后无约束高强混凝土与无约束普通混凝土、高温后约束高强混凝土与约束普通混凝土的力学性能随温度的变化规律均基本-致。通过本文高温后无约束高强混凝土与的试验结果的比较，二者所得规律基本相同。

　　凝土叻学性能5：0前言为了研究高温后约束高强混凝土力学性能的变化规律，本文制作了94个混凝土强度等级为C80的棱柱体试件，分为A、B、C三组，其体积配箍率分别为0、1.5、3.0在分别遭受20 100C）的高温作用后，约束高强混凝土的峰值应力、峰值应变和弹性模量随温度的变化情况分别如、2和3所示。

　　为了对高温后约束高强混凝土的力学性能有一个更深入透彻的了解，本文将自己的试验结果与其他学者的相关结果进行了比较，比较的重点主要考虑以下三个方面：高温后无约束高强混凝土与无约束普通混凝土的力学性能比较，高温后约束高强混凝土与约束普通混凝土的力学性能比较，以及高温后无约束高强混凝土之间的力学性能比较。

　　1高温后无约束高强混凝土与无约束普通混凝土的力学性能比较1.1峰值应力所示为高温后本文A组混凝土与普通混凝土峰值应力随温度的变化情况。/c（T）为高温后混凝土的峰值应力，fc为常温时混凝土的峰值应力。

　　变化的临界温度为300 C左右（本文试验结果），而普通混凝土之间的临界温度差别较大（平均为250C左右），这与试验条件、所用骨料种类、混凝土强度等级等许多因素有关。在临界温度以前，高温后高强混凝土和普通混凝土的峰值应力比（与各自常温下的峰值应力之比，变化都不大。在临界温度以后，虽然高强混凝土和普通混凝土的峰值应力比都下降加快，但后者的下降速率普遍小于前者。在加热温度超过600C后，高强混凝土因发生爆裂破坏而导致强度完全丧失，而普通混凝土仍有一定的残余强度，且某些情况下残余强度值还较高。

　　1.2峰值应变所示为高温后本文A组混凝土与普通混凝土峰值应变随温度的变化情况。S0为高温后混凝土的峰值应变，0为常温时混凝土的峰值应变。

　　由图中可以看出，虽然高温后高强混凝土与普通混凝土的峰值应变比（与各自常温下的峰值应变之比）均随温度的升高呈长的趋势，但在500C之前，对应相同温度，普通混凝土的峰值应变比普遍高于高强混凝土。这表明普通混凝土的内部结构比高强混凝土更为疏松，在压力作用下轴向应变长迅速，也表明普通混凝土的延性要好于高强混凝土。1.3弹性模量对比和可以看出，高温后，无论是高强混凝土，还是普通混凝土，其弹性模量比（与各自常温下的弹性模量之比）随温度升高而降低的速率均大于相应峰值应力比的降低速率。此外，在临界温度（高强混凝土为300C普通混凝土为250C）之前，普通混凝土弹性模量比的降低速率大于高强混凝土，超过临界温度以后则相反，高强混凝土的弹性模量比呈线性急剧下降，而普通混凝土的下降速率减缓。

　　1.4应力一应变曲线与分别为本文试验与测得的混凝土典型应力一应变曲线。高强混凝土由于其强度高、脆性大，试验机的刚度相对不足，试验中试件破坏突然，测得其应力一应变曲线下降段非常困难，下降段陡且短；而普通混凝土强度低，试验中无突然性破坏，应力一应变曲线较完整，下降段长且平缓。

　　1后本Aa组'混与勰土弹生模―.在应力-应变曲线的上升段高强混凝土与普bookmark1为便于对比，中同时绘出了高温后高强混凝土和普通混凝土曾对高温后约束普通混凝土的力学性能进行了研究，共制作了129个圆柱体试件，包括A'BC〃组三种类型，A〃组为素混凝土试件，B'C~组混凝土试件的体积配箍率分别0. 38、0.6.该分别对这些试件进行一次、三次、五次循环加热和冷却，之后进行试件的力学性能试验。现将其一次加热和冷却后所得到的约束普通混凝土的试验结果与本文高温后约束高强混凝土的试验结果进行比较。

　　2.1试验工况600因为遭受更高的温度使试件产生大量裂缝而丧失其完整性；对约束混凝土试件的高加热温度为700C.与本文试验工况的对比情况详见表1. 2.2峰值应力0所示为所给出的高温后无约束和有约束普通混凝土峰值应力与温度的关系。/c，c（T）为高温后约束混凝土的峰值应力。从图中可以看出：随着温度的升高，无约束和有约束普通混凝土的峰值应力总体呈下降的趋势，但前者峰值应力变化的临界温度为400C左右，而后者大致在300C附近；在临界温度内，峰值应力的变化幅度不大，有时出现波动，但当温度超过临界温度后，峰值应力下降迅速；此外，随体积配箍率的加，混凝土的峰值应力逐渐大。上述规律与所示的本文高强混凝土的试验结果基本一致。

　　对比0和还可看出，高温后普通混凝土强度下降的速率较快。因为冷却方式对高温后混凝土的强度影响很大，喷水冷却比自然冷却的混凝土强度损失大采用的是水中冷却，因此混凝土强度降低速率很大。

　　1冷却方式对高温后普通混凝土峰值应力的影响16 2.3峰值应变12所示为所给出的温后（无<约束和>li有约束普通混凝土峰值应变与温度的关系。

　　0为高温后约束混凝土的峰值应变。从图中可以看出：随着温度的升高，无约束和有约束普通混凝土的峰值应变随着加热温度的升高而逐渐大，但前者峰值应变变化的临界温度为400C左右，而后者为300C.在临界温度内，峰值应变的长幅度不大，且有时出现波动，但当温度超过临界温度后，峰值应变长迅速；此外，随体积配箍率的加，混凝土的峰值应变逐渐大。上述规律与所示的本文高强混凝土的试验结果是一致的。

　　对比2和可以看出，采用的体积配箍率都小于本文的情况下，当温度超过临界温度后，无论是无约束还是有约束的情况，普通混凝土的峰值应变比都较高强混凝土长得快。可见，高温后约束普通混凝土的延性要好于约束高强混凝土。

　　3高温后普通混凝土弹性模量与温度的关系162.4弹性模量3所示为将普通混凝土的弹性模量取为0.5倍峰值应力对应的割线模量；而本文高强混凝土的弹性模量则取0.倍峰值应力对应的割线模量。由图中可以看出，高温导致普通混凝土的弹性模量降低，但无约束和有约束普通混凝土分sh腠mca300C时，弹性模噙：所波动fc这是因为此时相应的强度有所加。3中B'C 1且混凝土试件的弹性模量很接近，看来约束作用对普通混凝土弹性模量的影响不很明显。

　　通过3和的对比可以看出，上述规律与本文高强混凝土的试验结果是一致的，而且二者弹性模量下降幅度均比各自峰值应力下降的速率快。

　　3高温后无约束高强混凝土的力学性能比较虽然高温后约束与无约束高强混凝土都表现为随着温度的升高，强度和弹性模量降低，峰值应变大的规律。但不同的研究结果仍存在一些差别。

　　下面将本文无约束高强混凝土（A组）与所给无约束高强混凝土的试验结果进行对比。）、试验条件及试验制度等与本文相似。由于在加热过程中，当加热温度超过600 C后，二者所用试件全部爆掉。因此，均未得到600C后高强混凝土的峰值应力、峰值应变及弹性模量等试验数据。

　　3.1峰值应力4所示为给出的高温后无约束高强混凝土峰值应力随温度的变化规律。对比4和，可见二者峰值应力均随温度的升高而下降。但前者变化的临界温度为400C在临界温度内，二者峰值应力下降的幅度较小；超过临界温度以后，峰值应力下降速率迅速，且前者下降更快。

　　3.2峰值应变5所示为给出的高温后无约束高强混凝土峰值应变随温度的变化规律。对比5和，可见二者峰值应变均随温度的升高而大。在临界温度（前者为400C后者为300C）内，二者峰值应变长的速率较缓超过临界温度以后峰值长加快，但前者长得快些。

　　3.3弹性模量6所示为给出的高温后无约束高强混凝土弹性模量随温度的变化规律。对比6和可以看出，二者弹性模量随温度的变化规律相似，即在临界温度（前者为400后者为300C）内，二者弹性模量下降的速率较慢，超过临界温度以后，弹性模量下降迅速。且二者弹性模量随温度下降的幅度均大于各自峰值应力下降的幅度。

　　shing1品。无约束酌混凝土无量纲应力-应变曲线net 3.4应力一应变曲线7为与本文A组混凝土的无量纲应力一应变回归曲线。二者应力一应变回归曲线的上升段基本一致，但由于所采用的回归方法、试验的差异及混凝土的离散性大等原因，下降段略有区别。

　　线表示为下式：4小结本文通过国内外一些学者对高温后混凝土力学性能的试验结果的比较分析，得到以下结论：高温后无约束高强混凝土与无约束普通混凝土的力学性能随温度的变化规律相同，即随着加热温度的升高，峰值应力、弹性模量逐渐减小，而峰值应变则长迅速。且高强混凝土比普通混凝土表现出更大的脆性，破坏突然。

　　通过对高温后约束高强混凝土与约束普通混凝土力学性能的比较，两者随温度的变化规律基本相同，即随着加热温度的升高，约束混凝土的峰值应力和弹性模量逐渐降低，而峰值应变逐渐大；峰值应力和峰值应变随体积配箍率的大而大，但弹性模量与体积配箍率的关系不大。

　　通过本文与对高温后无约束高强混凝土的试验结果的比较，二者所得规律基本一致。但是，在各自的临界温度以前，二者峰值应力比的下降速率和峰值应变的长速率均相差很小，但后者弹性模量比的下降速率比前者大。在临界温度以后，后者各项力学指标的变化速率均比前者快。

　　由于国内外有关高温后高强混凝土力学性能的研究结果还不多，现有的试验数据也很离散，还不能仅用几次试验结果来归纳高温后高强混凝土力学性能的普遍规律。另外，目前对约束状态下高强混凝土和普通混凝土高温后的力学性能的研究也比较少，今后应加强这方面的研究工作。