中国关于高温下混凝土性能研究的概述

中国关于高温下混凝土的研究------概述

肖建庄，同济大学建筑工程系，中国上海200092 -Gert K?nig,莱比锡大学结构混凝土及建材研究所德国莱比锡04109

2002年12月10日收稿；2003年4月28日收到修订稿；2003年7月23日发表。摘要：根据对于中国在过去的20年里的实验研究的调查和审核，本文对于混凝土在高温下和高温后的力学性能进行了进一步的讨论和对比分析研究。主要讲述三方面的内容：首先是混凝土在高温下的基本力学性能，包括强度、弹性模量、峰值应变和泊松比。其次是高温对于钢筋屈服强度和弹性模量的影响；最后是高温对于混凝土和钢筋之间粘着力的影响。本概述总结了中国关于高温下混凝土力学性能研究的最先进的研究成果。

关键词：高温，火灾，混凝土，钢筋，力学性能，粘结力

1.前言

西方国家早在20世纪50年代就对混凝土由于暴露在高温下而造成的力学性能的减退进行了研究[1,2]。而在中国直到20世纪60年代这种类型的研究才开始进行。通过对工业建筑和烟囱受高温影响的调查，编辑并出版了一项关于钢筋混凝结构在冶金工业建筑方面的耐热性的规范，这一规范阐述了在60℃到200℃范围内的许多设计方法和构造细则。在中国，公安部有四个消防研究机构。他们都致力于研究建筑的火灾反应和建筑材料的耐火性。然而他们却很少从事关于混凝土结构火灾的调查。仅在20世纪80年代后，包括同济大学、清华大学、西南交通大学和哈尔滨工业大学在内的几所中国大学，才开始研究钢筋混凝土结构在高温下和高温后的力学性能。通过大量的试验和分析，他们获得了显著的成就。虽然结果之间不可避免的会存在多差异，但是仍有很多共同点是值得去总结的。作者认为关于中国钢筋混凝土防火测试数据库现在已经相当充足，因此是时候与全世界的研究人员共同审查与分享它们了。

*相关作者联系电话：+86-21-65983422，传真：+86-21-65986345。

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2.混凝土的力学性能

2.1 试验程序

到现在为止，在中国仍然没有关于混凝土在火灾下的试验的规范，因此研究者对于不同的试样采用不同的试验方法来测试。一般来说，在中国有两大主要系列的试验正在开展。一种是在高温下的无应力测试，另一种是在高温后无应力作用下的残余性能测试。对于高温下的试验，试样在无预载的情况下加热，然后在预定的温度下加载，而高温后试验，是经过加热冷却后在室温的情况下加荷载。用天然气，电力等的规则模拟温度对应曝光时间的升降曲线往往大致符合规范ISO834。

表1 关于高温下混凝土力学性能的试验研究

混凝土的力学性能包括抗压强度、抗拉强度、泊松比及其本构关系等。其中最基本的一项是抗压强度。对中国近年进行的混凝土力学性能试验进行了总结并列于表1。从表1中可以看出，在中国对等级从C25–C85的混凝土，即由普通强度混凝土(NSC)到高强度混凝土(HSC)和高性能混凝土(HPC)，都进行了高温下的测试。

2.2 混凝土的强度

表1同时证明，在中国已经进行了大量的关于混凝土在高温下和高温后强度的实验研究。但是，由于混凝土等级、骨料类型、配合比、养护条件、加热参数以及冷却机制的不同，实验结果也就存在许多差异。本文中，作者试图用一个图来比较和分析表格中的主要的实验结果。

图1 高温下混凝抗压的强度

图1中描绘了关于混凝土轴向抗压强度和温度的典型关系。从图1可以看出随着温度从室温变化到400℃，混凝土的抗压强度先是略微的下降，然后再上升一点。通常情况下，可以认为它是一个常数。当温度达到400℃以上时，抗压强度开始显著下降。800℃时，下降到不足室温下抗压强度的20﹪。从图1中同样可以总结出，轻骨料混凝土的耐热性要比普通混凝土的耐热性能强，因为它的强度降低的很缓慢，尤其是在400℃以上时。不同骨料的混凝土在高温下强度衰减程度是不同的。但是，在低于500℃时，硅质混凝土和钙质混凝土之间的差异是可以忽略的。李和郭[9]进一步指出，混凝土的抗压强度随着在高温下持续的时间而减退，且温度越高减退的越厉害。

图2 不同的冷却机制下高温后混凝土的抗压强度

图2表示了轴向抗压强度与火灾后不同冷却机制下温度的相对关系曲线。与图1不同的是，图2中混凝土的抗压强度随温度的下降直线下降，在低于400℃时所下降的幅度要比高于400℃时所下降的幅度低小。比较图1与图2，我们可以总结出，高温后混凝土的抗压强度要比高温下混凝土的抗压强度低。从图2中我们也可以看出冷却机制的不同对于混凝土抗压强度的影响。当温度低于400℃时，在水中冷却的混凝土强度减退幅度要比在空气中冷却减退幅度大，然而当温度高于600℃时，冷却机制的影响不再那么明显。在用水冷却的条件下，当温度的降幅较大时，强度损失也较大（例如冷水）。由于一些水泥颗粒可能会与水化合，它的剩余强度就可能会升高。然而，在空气中冷却的混凝土的强度将持续下降一段时间，然后慢慢会出现一些恢复[4,16]。当在高炉中冷却时，混凝土强度的降低似乎是最小的。当温度高于500℃时，用水冷却碳化的混凝土时，强度降低更加明显[15]。这意味着对于旧的（即碳化了的）钢筋混凝土建筑物，用水来灭火并不是最好的方法。从图2中也可以看出，用煤炉矿渣做的高性能混凝土的残余强度将随着时间的的推移而持续降低。

图3 高温后不同种类的混凝土的抗压强度

图3描绘了混凝土的类型对于高温下混凝土轴心抗压强度的影响。从图3中可以清楚的看到钢筋混凝土的在高温下的力学性能要比素混凝土的力学性能强。对于高强度的混凝土，高温过后，有没有聚丙烯纤维（PP）对其抗压强度几乎没有影响。在高温下高性能混凝土的残余抗压强度接近于普通强度的混凝土的残余强度，但比硅质普通强度混凝土要高得多[27]。由于高强度混凝土的存在致密的微观结构，它在火灾中会产生开裂，因此高温过后混凝土强度减退相当明显[17]。

图4 高温后混凝土的不同力学性能

图4 对混凝土在高温下的各种力学性能变化进行了对比，从图四可以看出，不同的力学性能的变化趋势也各不相同。例如，在高温下钢纤维混凝土的劈裂抗拉强度直线下降，并且它的减退程度比抗压强度的减退程度要大。劈裂抗拉强度相对于抗压强度的比率随温度的升高先是下降，后又随温度的升高而下降。高温后，对于钢纤维混凝土其抗弯强度的退化要比劈裂拉伸强度退化大得多。而抗剪强度的退化则接近于抗压强度的退化。从图4中也可以看出高温下钢纤维混凝土的抗裂强度远远高于普通强度混凝土的抗裂强度。

至于高温下加载方法和程序的影响，周和吴[26]表示，由于混凝土持续加热导致内部微小裂缝的开展，当温度从100℃上升到300℃时，混凝土的疲劳性能会显著降低。根据胡等人[5]的研究，当混凝土的主应力比例保持不变时，双轴受压混凝土的强度随温度的升高而降低。骤降发生在150℃时，这远早于混凝土在单向受压时的情况。在相同的高温下，混凝土的双轴抗压强度会随主应力比例的变化而改变。当主应力比为0.5时，混凝土高温下的双轴抗压强度达到它的峰值。即使在同一温度下，由于内部微观结构的破坏较少，试件内部的强度比表面的强度要高。彭等人[14]解释说，由于裂缝在高温下更容易开展，混凝土抗压强度的降低从而导致混凝土抵抗火灾的能力下降。

至于混凝土的力学性能与温度的关系方程式，研究人员给出了不同答案。例如，李和郭[9]把高温下立方体抗压强度与温度T的关系描述如下式：

（1）

其中和分别表示在高温和室温下的混凝土立方体抗压强度。此外，通

常采用一种双向线性模型[18,28]来类似的描述轴向抗压强度与温度之间的关系。然而，混凝土的抗拉强度与温度的关系和很多因素有关。这些因素不仅包括骨料的类别、含水量，还包括试验方法的不同对拉伸强度减退的影响。根据对实验结果的分析，李和郭【9】提出了高温下混凝土的拉伸强度一个简化的公式：

（2）

这里和分别表示混凝土在高温时和室温时抗拉强度。然而在高温后，

谢和钱[20]推导出了公式（3）或简化为公式(4)中的两部分，并应用它们来估计混凝土的拉伸强度：

2.3弹性模量

图5 高温下不同混凝土的弹性模量

图5中对高温下混凝土弹性模量的试验结果进行了比较。可以看出，与抗压强度特性不同，除高性能混凝土外，弹性模量随温度的增长呈直线下降趋势。一般来说，弹性模量的下降随温度的升高接近与线性关系。高温后混凝土的弹性模量比高温下的弹性模量要低。卢[10]取应力曲线上时的割线模假设为弹性模

量。并把与T的关系三个线性关系表示如下：

这里和分别表示在高温和室温下的弹性模量。此外，李和郭[9]提出了表示和关系的双向线性方程，表示如下：

（6）

肖等人[19]指出，在400℃以下时高性能混凝土的弹性模量的退减比正常强度混凝土要明显的多，而在400℃以上时，它的退减即和普通强度混凝土的退减几乎相同。另外根据其他的文献报道[4,9,16,17,27],骨料的级配也将对弹性模量产

生显著的影响且将随着水灰比的增加而减小。在水中养护的混凝土在高温下

弹性模量的下降幅度比在空气中养护混凝土的要大很多。弹性模量的退减似乎和加热冷却循环系统无关但是它与加热过程中达到的最高温度有关。

2.4峰值应变

图六表示的是与高温相对应的混凝土抗压峰值应变的规则。从图六种可以总结出其峰值应变随温度的升高呈线性增长。与在高温下的情况相比，高温后混凝土的峰值应变略微增大。此外，用冷水快速冷却的混凝土的峰值应变要比在空气中慢慢冷却的混凝土的峰值应变大。对于含高炉矿渣的高性能混凝土，肖等人[19]指出在低于400℃时，它的抗压峰值应变几乎和普通强度混凝土相等。但是当温度高于400℃时，它的抗压峰值应变要比普通强度混凝土明显增大。

图6 高温下混凝土的抗压峰值应变

2.5泊松比

至于高温下混凝土的泊松比，吴等人[17]的研究指出，在20℃～400℃时，它的值在0.11～0.25之间，而大于400℃时，它的则随应力的增加而显著的增加。而对于高性能混凝土，肖等人[19]发现当应力值不超过峰值应力的50％时，泊松比会随温度的增加而减小。

2.6 应力应变关系

先前的许多试验结果证明，像骨料的类别、养护条件、试验条件这些一因素都会影响高温下和高温后混凝土的应力应变关系。就高温下混凝土的应力应变关系而言，姚[22]考虑了热膨胀和热蠕变的影响。通过研究在不同的高温下混凝土的应力应变关系曲线，李和郭[9]指出室温下混凝土的应力应变关系模式通过修改可以用来描述高温下混凝土的应力应变关系。对于曲线的上升阶段，通常采用二阶或三阶多项式的形式或者是修改指数表达式的方式。

对于曲线的下降阶段，通常采用线性方程、有理函数或者是修改指数表达式的方式。

在现实生活中，混凝土结构往往受到温度-应力-应变等复杂条件的影响，因此应当制定温度-应力耦合本构关系。对于曲线，它的形状可以又几个温度以及应力的增量部分来模拟或是得到，而热蠕变是在一个固定的温度下不同时间所对应的应力。根据实验研究和分析，南等人[11]总结出了以下几点结论：﹡高温下，固定应力作用下的强度是混凝土强度的上限，而在恒定高温下加载所得到的强度是强度下限。强度上限和强度下限出现最大差异时，如强度上限大约为强度下限的1.4～2.5倍，这时所对应的温度范围是600℃～800℃.

﹡在应力作用下，高温混凝土的峰值应变将变大，同时混凝土的强度和弹性模量也会增大。

﹡高温下有应力作用和无应力作应的区别是有应力作用时将发生瞬时热蠕变。

2.7 剥落

爆炸性剥落通常发生在火灾中，是没有预兆的灾难性的失败。它的特点是混凝土爆成碎片，吴等人[17]从试验中得出结论，当快速加热时，与普通强度混凝土相比高强度混凝土更可能发生爆炸性剥落。彭等人[14]则把研究的重点放在高性能混凝土剥落的机制上，并在报告中指出，含水量是造成高性能混凝土内部开裂的主要原因，而爆炸性剥落则是一个极好的例子。肖等人[19，27]指出在火灾中，高性能混凝土中的聚丙烯纤维能有效的预防剥落的发生。

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浅议钢筋混凝土结构的耐火性能

浅议钢筋混凝土结构的耐火性能 建筑科学SCIENOE&TECHNOLOGY皿圆 浅议钢筋混凝土结构的耐火性能① 郭亮 (广东省揭阳市公安消防支队广东揭阳522031) 摘要:建筑构件在火灾高温的作用下,内力产生剧烈的重分布,结构发生变形,使得构件的力学性能降低,从而导致整个结构的承裁能力 和安全性能受到影响,甚至可能会引起建筑物的破坏或饲塌.文章通过分析钢筋混凝土结构的热性能和在火灾高温环境中的行为,总结 钢筋混凝土结构在火灾高温环境下承裁能力和结构的安全性受到的影响,探讨提高钢筋混凝土结构耐火性能的设计方法. 关键词:钢筋混凝土结构耐火 中图分类号:TU528文献标识码:A文章编号:1672-3791(2011)O8(a)--O069--02 近年来,社会经济的高速增长推动了 城市建设快速发展,建筑物呈现高层化,功 能复杂化的发展趋势,建筑火灾发生的频 率不断增加,规模不断扩大.建筑物中,钢 筋混凝土结构的建筑物占的比例最高.相 比其他结构形式的建筑物,钢筋混凝土结 构的建筑物耐高温性能好,在火灾作用下, 结构稳定性高.但是,火灾的高温仍对钢筋 凝土结构的承载能力产生较大影响,火灾 的高温作用会导致结构受到破坏,甚至建 筑物倒塌_l1.2003年衡阳"11.3"火灾足以说 明问题.笔者就钢筋混凝土结构的耐火性 能和火灾对钢筋混凝土结构的危害谈点初 浅的分析,供参考.

1钢筋混凝土结构在火灾中所处环境的 分析 钢筋混凝土结构在火灾中所处的环境 即火灾在发生,发展,结束的全过程是如 何影响钢筋混凝土结构的,范围如何,温 度如何等.建筑火灾可简单分为初起阶 段,发展阶段,下降阶段.在初起阶段,火 灾属于局部燃烧,火灾环境温度一般较 低.在火灾的发展阶段,燃烧范围由起火 区域向邻近区域蔓延,直至整栋建筑I2】.在此阶段,钢筋混凝土构件受到火焰的直接 灼烧和高温烟气的热作用,环境最高温度 可达1000℃～l200℃[31.在火灾的下降阶段,环境温度不断降低,钢筋混凝土结构 构件由于温度的变化产生较大的内部应力,依然受到火灾的影响. 2钢筋混凝土结构在火灾中的行为分析 研究钢筋混凝土结构的耐火性能,重 点是研究钢筋混凝土结构的整体和各个 构件在火灾高温的作用下产生怎样的物 理变化和化学变化,结构受力和形变如 何,承载性能如何改变.因混凝土的热惰 性性质,火灾高温下,钢筋混凝土结构整 体体现热惰性,即钢筋混凝土结构在高 温环境中,其内部各个部分的温度由于 受热传导速度的影响而各不相同,温度 的高低与其处在火灾环境中的时间,受 到火灾高温的形式和本身构件的形式等 因素有关….

高温下及高温冷却后混凝土力学性能的试验研究

2005年8月第34卷　第8期施　工　技　术 C ONSTRUCTI ON TECH NO LOGY 高温下及高温冷却后混凝土力学性能的试验研究 王孔藩,许清风,刘挺林 (上海市建筑科学研究院,上海　200032) [摘要]进行了不同骨料、不同强度混凝土高温下以及不同冷却方式下力学性能的试验研究,并与常温下混凝土的 力学性能进行了对比分析。了解高温下和高温冷却后混凝土力学性能的变化,对评估钢筋混凝土结构火灾后的性能有重要作用。 [关键词]混凝土;高温;力学性能;骨料[中图分类号]T U50113;T U52811 [文献标识码]A [文章编号]100228498(2005)0820001202 Experimental R esearch on Mechanics Performance of Concrete A fter H igh Temperature and Cooled Dow n from H igh Temperature WAN G K ong 2fan ,X U Qing 2feng ,LI U T ing 2lin (Shanghai Research Institute o f Building Science ,Shanghai 200032,China ) Abstract :The effect of the aggregate type ,strength grade ,cooled way and the heating tem perature on the mechanics performance of concrete was experimentally investigated.All the test results were com pared with the relevant ones in room tem perature.The decreasing degree of strength of concrete was g ot.This may be beneficial to the assessment and appraisal of RC structures after fire.K ey w ords :concrete ;high tem perature ;mechanics performance ;aggregate [收稿日期]2005205220 [作者简介]王孔藩(1942— ),男,上海人,上海市建筑科学研究院教授级高级工程师,同济大学兼职教授,博士生导师,上海市宛平南路75号　200032,电话:(021)64390552 混凝土结构是由钢筋和混凝土组成的。火灾对钢筋和混凝土材料性能的劣化作用直接危及到结构的安全性能和耐久性能。为了正确评估火灾发生时和火灾发生后混凝土结构的安全性能和耐久性能,就应该了解高温下以及高温冷却后混凝土力学性能的改变。基于此,本文进行了不同强度、不同骨料的混凝土在高温下以及在不同冷却方式下力学性能的试验研究。 1　混凝土在火灾高温下的抗压强度 本次试块的尺寸为100mm ×100mm ×100mm ,加热设备为SR JX 21229箱形电阻炉,炉内恒温误差范围在± 5%,净空尺寸为1000mm ×1000mm ×1000mm 。采用IS O 国际标准升温曲线进行升温,加热温度分为常温、100、200、300、400、500、600、700和800℃共9种情况,当 试块加热到某指定温度后恒温2h ,以使整个试块处于均匀温度场后再进行试验。试块的强度等级为C20、 C30、C40;骨料的类型包括硅酸盐类和碳酸盐类。试块 共63组,每组3个。试块的具体情况如表1所示。试验在NY L 22000型压力试验机上进行。 由于强度等级的影响很小,因而对3种强度等级试块在高温下抗压强度折减系数进行综合分析。高温下混凝土抗压强度折减系数如表2、图1所示。 表1　混凝土试块组成及数量 混凝土 强度等级 粗骨料成分类型常温下强度Π MPa 数量Π组 石灰石碳酸盐类26109C20 红石硅酸盐类25169青石硅酸盐类25109石灰石碳酸盐类31149C30红石硅酸盐类32139青石硅酸盐类32109C40 石灰石 碳酸盐类 4110 9 表2　高温下混凝土抗压强度折减系数 温度Π℃骨料 碳质(石灰石) 硅质(红石) 硅质(青石) 常温 110011001100100 018411000196200111111281110300110811231100400018701960186500017001820172600015901680158700015001510148800 0125 0127 0124 1

耐热混凝土配合比设计及性能检验规程

耐热混凝土配合比设计及性能检验规程 1总则 针对武钢冶金建筑工程的需要，编制该规程。本规程中的耐热混凝土指用普通硅酸盐水泥（或硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、铝酸盐水泥）、耐热粗细骨料、耐热掺和料、水以及根据需要选用合适混凝土外加剂搅拌均匀后采用振动成型的混凝土，它能够长时间承受200～1300℃温度作用，并在高温下保持需要的物理力学性能。该混凝土不能使用于酸、碱侵蚀的部位。 2原材料要求 根据耐热温度高低，温度变化的剧烈程度选用原材料的品种。2.1水泥 2.1.1硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、铝酸盐水泥应相应符合国标GB175-1999、GB1344-1999、GB201-2000的要求。对于高炉基础耐热混凝土使用的水泥，应压蒸安定性合格。 2.1.2对耐热温度高于700℃的混凝土，水泥中不能掺石灰岩类混合材。低于700℃时，掺量亦不能超过5%。 2.1.3硅酸盐水泥，普通硅酸盐水泥的最高使用温度为1200℃，矿渣水泥的最高使用温度为700℃，且磨细水淬矿渣含量不大于50%，铝酸盐水泥最高使用温度为1400℃。 2.1.4每立方米耐热砼中的水泥用量不应超过450kg。 2.2掺和料

2.2.1使用温度大于350℃的耐热砼，应掺加耐热掺和料。 2.2.2常用的耐热掺和料有粘土熟料、铝矾土熟料、粘土砖粉、粉煤灰（不低于Ⅱ级）等。其技术要求见表1： 表1 耐热砼用掺和料技术要求 注：掺和料含水率不得大于1.5%。 2.3粗细骨料 2.3.1耐热砼不宜采用石英质骨料。如砂岩、石英等。应选用粘土熟料、铝矾土熟料、耐火砖碎料、粘土砖碎料、高炉重矿渣碎石、安山岩、玄武岩、辉绿岩等。且高炉重矿渣碎石、安山岩、玄武岩、辉绿岩仅限于温度变化不剧烈的部位。 2.3.2骨料的燃烧温度不低于1350～1450℃。

网络教育试题-混凝土力学性能检测

第1题 千分表的精度不低于（）mm A.0.01 B.0.001 C.0.0001 D.0.1 答案:B 您的答案：B 题目分数：9 此题得分：9.0 批注： 第2题 加荷至基准应力为0.5MPa对应的初始荷载值F0，保持恒载60s并在以后的()s内记录两侧变形量测仪的读数ε左0，ε右0。 A.20 B.30 C.40 D.60 答案:B 您的答案：B 题目分数：9 此题得分：9.0 批注： 第3题 由1kN起以()kN／s～（）kN／s的速度加荷3kN刻度处稳压，保持约30s A.0.15～0.25 B.0.15～0.30 C.0.15～0.35 D.0.25～0.35 答案:A 您的答案：A 题目分数：9 此题得分：9.0 批注： 第4题 结果计算精确至（）MPa。 A.0.1 B.1

C.10 D.100 答案:D 您的答案：D 题目分数：9 此题得分：9.0 批注： 第5题 下面关于抗压弹性模量试验说法正确的是哪几个选项 A.试验应在23℃±2℃条件下进行 B.水泥混凝土的受压弹性模量取轴心抗压强度1/3时对应的弹性模量 C.在试件长向中部l／3区段内表面不得有直径超过5mm、深度超过1mm的孔洞 D.结果计算精确至100MPa。 E.以三根试件试验结果的算术平均值作为测定值。如果其循环后任一根与循环前轴心抗压与之差超过后者的10%，则弹性模量值按另两根试件试验结果的算术平均值计算，如有两根试件试验结果超出上述规定，则试验结果无效。 答案:B,D 您的答案：B,D 题目分数：12 此题得分：12.0 批注： 第6题 下面关于混凝土抗弯拉弹性模量试验说法正确的是哪几个选项 A.试验应在23℃±2℃条件下进行 B.每组6根同龄期同条件制作的试件，3根用于测定抗弯拉强度，3根则用作抗弯拉弹性模量试验。 C.在试件长向中部l／3区段内表面不得有直径超过5mm、深度超过2mm的孔洞 D.结果计算精确至100MPa。 E.将试件安放在抗弯拉试验装置中，使成型时的侧面朝上，压头及支座线垂直于试件中线且无偏心加载情况，而后缓缓加上约1kN压力，停机检查支座等各接缝处有无空隙(必要时需加木垫片) 答案:B,C,D 您的答案：B,C,D 题目分数：13 此题得分：13.0 批注： 第7题 对中状态下，读数应和它们的平均值相差在20%以内，否则应重新对中试件后重复6.6中的步骤。如果无法使差值降到20%以内，则此次试验无效。

高温对混凝土抗压强度的影响

高温对混凝土抗压强度的影响 摘要:由于混凝土材料中粗细骨料和水泥等材料的热工性能不同，在高温作用下，这些材料间的物理化学作用使混凝土力学性能产生变异，进而导致混凝土力学性能劣化。实验采用液压伺服试验系统对经历相同时间恒温加热，不同温度作用后的C30普通硅酸盐混凝圆柱体试块进行抗压强度试验，详细描述高温后试块的外观特征及抗压破坏特征，探讨分析了不同加热温度对混凝土的抗压强度力学性能的影响。本试验结果表明：高温后，混凝土的力学性能随温度的升高而劣化，表现为随着受热温度的升高，混凝土的抗压强度降低。此外，还探讨了混凝土抗压强度随温度变化的规律，得到了混凝土抗压强度随温度变化的试验曲线。 关键词：混凝土；高温；抗压强度

Effect of temperature on the compressive strength of concrete Abstract：The thermal properties of concrete material of coarse aggregate and cement and other materials, under the condition of high temperature, the physical and chemical effects of these materials to make the mechanical properties of concrete mutation, resulting in deterioration of mechanical properties of concrete. The experiment adopts hydraulic servo test system to experience the same constant temperature heating time, different temperature after interaction of C30 ordinary portland concrete cylinder specimens were subjected to compressive strength tests, described in detail after high temperature test appearance characteristics and compressive block failure characteristics, to explore the effect of compressive strength of different heating temperature on mechanical properties of concrete is analyzed. In addition, also discusses the rule of concrete compressive strength varies with temperature, a regression formula of compressive strength of concrete with temperature changes, comparing the regression curve with the test results, the regression curve can be simulated well test curve. keywords：concrete; elevated temperature; compression strength

耐热混凝土

耐热混凝土 耐热混凝土，是指能够长时间承受200～1300℃温度作用，并在高温下保持所需要的物理力学性质的特种混凝土。耐热混凝土常用于热工设备、工业窑炉和受高温作用的结构物，如炉墙、炉坑、烟囱内衬及基础等。具有生产工艺简单、施工效率高、易满足异形部位施工和热工要求，维修费用少、使用寿命长、成本低廉等优点。 1．耐热混凝土的分类 耐热混凝土按其胶凝材料不同，一般可分为水泥耐热混凝土和水玻璃耐热混凝土。 (1)水泥耐热混凝土 ①普通硅酸盐水泥耐热混凝土。普通硅酸盐水泥耐热混凝土是由普通硅酸盐水泥、磨细掺和料、粗骨料和水调制而成。这种混凝土的耐热度为700～1200℃，强度等级为C10～C30，高温强度为3.5～20MPa，最高使用温度达1200℃或更高。适用于温度较高，但无酸碱侵蚀的工程。 ②矿渣硅酸盐水泥耐热混凝土。矿渣硅酸盐水泥耐热混凝土是由矿渣硅酸盐水泥、粗细骨料，有时掺加磨细掺和料和水调制而成。这种混凝土耐热度为700～900℃，强度等级为C15以上，最高使用温度可达900℃，适用于温度变化剧烈，但无酸碱侵蚀的工程。 ③高铝水泥耐热混凝土。高铝水泥耐热混凝土是由高铝水泥或低钙铝酸盐水泥、耐热度较高的掺和材料以及耐热骨料和水调制而成的。这种混凝土耐热度为1300～1400℃，强度等级为C10～C30，高温强度为3.5～10MPa，最高使用温度可达1400℃，适用于厚度小于400mm的结构及无酸、碱、盐侵蚀的工程。 高铝水泥耐热混凝土虽然在300～400℃时强度会剧烈降低，但此后，残余部分的强度都能保持不变。而在1100℃以后，结晶水全部脱出而烧结成陶瓷材料，其强度又重新提高。因高铝水泥的熔化温度高于其极限使用温度，使用时，是不会被熔化而降低强度的。 (2)水玻璃耐热混凝土水玻璃耐热混凝土是由水玻璃、氟硅酸钠、磨细掺和料及粗细骨料按一定配合比例组成。这种混凝土耐热度为600～1200℃，强度等级为C10～C20，高温强度为9.0～20MPa，最高使用温度可达1000～1200℃。 水玻璃耐热混凝土，因掺和材料、粗细骨料及最高使用温度不同，其使用范围集中于两方面： ①当设计最高使用温度为600～900℃时，采用黏土熟料或黏土砖、安山岩、玄武岩等骨料配制的耐热混凝土，可用于同时受酸(HF除外)作用的工程，但不得用于经常有水蒸气及水作用的部位。 ②当设计最高使用温度为1200℃时，采用一等冶金镁砂或镁砖配制的耐热混凝土，可适用于受钠盐溶液作用的工程，但不得用于受酸、水蒸气及水作用的部位。 2．耐热混凝土的搅拌和浇捣 耐热混凝土宜采用机械搅拌。在拌制耐热混凝土时，应按下列规定进行： (1)拌制水泥耐热混凝土时，水泥和掺和材料必须预先拌和均匀，约拌2min。拌制水玻璃耐热混凝土时，氟硅酸钠和掺和材料必须预先混合均匀，可用机械或人工搅拌。 (2)水玻璃耐热混凝土拌制要求与水玻璃耐酸混凝土相同，应遵守下列具体规定： ①粉状骨料应先与氟硅酸钠拌和，再用筛孔为2.5mm的筛子过筛两次； ②干燥材料应在混凝土搅拌机中预先搅拌2min，然后再加水玻璃； ③搅拌时间，自全部材料装入搅拌机后算起，应不少于2min； ④每次拌制量，应在混凝土初凝前用完，但不得超过30min。 (3)耐热混凝土的用水量(或水玻璃用量)在满足施工要求条件下，应尽量少用，其坍落度应比普通混凝土相应地减少1～2cm。如果采用机械振捣，可控制在2cm左右；用人工捣固，宜控制在4cm左右。 (4)应分层浇筑，每层厚度为25～30cm。 (5)耐热混凝土的搅拌时间应比普通混凝土延长1～2min，使混凝土混合料颜色达到均匀为止。 3．耐热混凝土的养护 (1)水泥耐热混凝土浇筑后，宜在15～25℃的潮湿环境中养护，其中普通水泥耐热混凝土养护不少于7d，矿渣水泥耐热混凝土不少于14d，矾土水泥耐热混凝土一定要加强初期养护管理，养护时间不少于3d。 (2)水玻璃耐热混凝土宜在15～30℃的干燥环境中养护3d，烘干加热，并须防止直接暴晒而脱水快，产生龟裂，一般为10～15d即可吊装。

耐热混凝土的定义

耐热混凝土的定义、分类和使用 耐热混凝土是一种能长期承受高温作用（200 ℃以上），并在高温作用下保持所需的物理力学性能的特种混凝土。而代替耐火砖用于工业窑炉内衬的耐热混凝土也称为耐火混凝土。 根据所用胶结料的不同，耐热混凝土可分为：硅酸盐耐热混凝土；铝酸盐耐热混凝土；磷酸盐耐热混凝土；硫酸盐耐热混凝土；水玻璃耐热混凝土；镁质水泥耐热混凝土；其他胶结料耐热混凝土。 根据硬化条件可分为：水硬性耐热混凝土；气硬性耐热混凝土；热硬性耐热混凝土。 耐热混凝土已广泛地用于冶金、化工、石油、轻工和建材等工业的热工设备和长期受高温作用的构筑物，如工业烟囱或烟道的内衬、工业窑炉的耐火内衬、高温锅炉的基础及外壳。 硅酸盐耐热混凝土 一、硅酸盐耐热混凝土所用的材料主要有硅酸盐水泥、耐热骨料、掺合料以及外加剂等。 1 、原材料要求 (1) 硅酸盐水泥 可以用矿渣硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥作为其胶结材料。一般应优先选用矿渣硅酸盐水泥，并且矿渣掺量不得大于50 ％。如选用普通硅酸盐水泥，水泥中所掺的混合材料不得含有石灰石等易在高温下分解和软化或熔点较低的材料。 此外，因为水泥的耐热性远远低于耐热骨料及耐热粉料，在保证耐热混凝土设计强度的情况下，应尽可能减少水泥的用量，为此，要求水泥的强度等级不得低于32.5MPa 。 用上述两种水泥配制的耐热混凝土最高使用温度可以达到700 ～800 ℃。其耐热机理是：硅酸盐水泥熟料中的C 3 S 和 C 2 S 的水化产物Ca(OH) 2 在高温下脱水，生成的CaO 和矿渣及掺合料中的活性SiO 2 和A1 2 O 3 又反应生成具有较强耐热性的无水硅酸钙和无水铝酸钙，使混凝土具有一定的耐热性。 (2) 耐热骨料 普通混凝土耐热性不好的主要原因是一些水泥的水化产物为Ca(OH) 2 ，水化铝酸钙在高温下脱水，使水泥石结构破坏而导致混凝土碎裂；另一个原因是常用的一些骨料，如石灰石、石英砂在高温下发生较大体积变形，还有一些骨料在高温下发生分解，从而导致普通混凝土结构的破坏，强度降低。因此，骨料是配制耐热混凝土一个很关键的因素。 常用的耐热粗骨料有碎黏土砖、黏土熟料、碎高铝耐火砖、矾土熟料等；细骨料有镁砂、碎镁

耐热混凝土

耐热混凝土 一、定义和分类 耐热混凝土是一种能长期承受高温作用（200 ℃以上），并在高温作用下保持所需的物理力学性能的特种混凝土。而代替耐火砖用于工业窑炉内衬 的耐热混凝土也称为耐火混凝土。 根据所用胶结料的不同，耐热混凝土可分为：硅酸盐耐热混凝土；铝 酸盐耐热混凝土；磷酸盐耐热混凝土；硫酸盐耐热混凝土；水玻璃耐热混凝土；镁质水泥耐热混凝土；其他胶结料耐热混凝土。 根据硬化条件可分为：水硬性耐热混凝土；气硬性耐热混凝土；热硬性 耐热混凝土。 二、硅酸盐耐热混凝土 及外加剂等。 (1) 硅酸盐水泥 可以用矿渣硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥作为其胶结材料。一般应优先选 用矿渣硅酸盐水泥，并且矿渣掺量不得大于50 ％。 (2) 耐热骨料 有镁砂、碎镁质耐火砖、含A1 2O 3 较高的粉煤灰等。 (3) 掺合料 掺合料的作用主要有两个：一是可增加混凝土的密实性，减少在高温状态下混凝土的变形；二是在用普通硅酸盐水泥时，掺合料中 的A12O3 和SiO 2 与水泥水化产物Ca(OH) 2 的脱水产物CaO 反应形成耐热性好的无水硅酸钙和无水铝酸钙，同时避免了Ca(OH) 2 脱水引

起的体积变化。所以，掺合料应选用熔点高、高温下不变形且含有一定数 量A12O3 的材料。 三、铝酸盐水泥 铝酸盐水泥是一类没有游离 CaO 的中性水泥，具有快硬、高强、热稳定性好、耐火度高等特点。在冶金、石油化工、建材、水电和机械工业的一般窑炉上得到广泛的应用，其使用温度可达到 1300 ～1600 ℃，有的甚至能达到1800 ℃ 左右，所以又称为铝酸盐耐火混凝土。它属于水硬性耐热混凝土，也属于热硬性耐热混凝土。 1 、胶结材 铝酸盐水泥耐热混凝土的胶结材主要有矾土水泥、低钙铝酸盐水泥、纯铝酸盐水泥。 (1) 高铝水泥 ( 普通铝酸盐水泥 ) 高铝水泥是由石灰和铝矾土按一定比例磨细后，采用烧结法和熔融法制成的一种以铝酸 - 钙 (CA) 为主要成分的水硬性水泥。其化学成分及矿物组成如表 3 所示 (2) 纯铝酸盐水泥 纯铝酸盐水泥是用工业氧化铝和高纯石灰石或方解石为原料，按一定比例混合后，采用烧结法或熔融法制成的以CA2 或CA 为主要矿物的水硬性水泥。其中CA2 和CA 含量总和在95 ％以 上，CA2 占60 ％～65 ％，另外含有少量C12A7 和C2AS 。 纯铝酸盐水泥的水化硬化及在加热过程中强度的变化与高铝水泥类似。由于该水泥的化学组成中含有更多的A12O3，因此在1200 ℃发生烧结产生陶瓷结合后，具有更高的烧结强度和耐火度，其最高使用温度可 达1600 ℃以上。

混凝土结构抗火设计综述

混凝土结构抗火设计综述 向贤华勘察、设计 混凝土结构抗火设计综述 向贤华 (铁道第四勘察设计院城建院 武汉430063) [摘 要] 总结归纳了国内外混凝土结构抗火设计研究的现状、混凝土结构的火灾反应,在指出目前我国结构抗火设计方法存在的缺点的基础上,提出基于计算的结构抗火设计方法,并针对现阶段的研究状况,对结构抗火设计有待进一步研究的问题提出了自己的见解。 [关键词] 混凝土 结构 火灾 反应 结构抗火 设计 1 前言 频繁发生的建筑火灾,往往造成人类财富和物质资源的巨大损失,甚至人员的惨重伤亡。特别是近年来,随着建筑物高层化、大规模化及用途的复合化的发展,在火灾防治水平不断提高的同时,火灾的防治难度也在不断加大。目前,对火灾的防御和研究主要集中在建筑防火和结构抗火两个方面。 50年代,前苏联首先颁布了耐热钢筋混凝土的设计暂行指示( -151-56/M C ),之后,美国消防协会(1962)、FIP/CEB(1979)、瑞典(1983)、法国(1984)相继颁布了钢筋混凝土抗火的设计标准。 70年代,我国冶金工业部建筑研究总院等单位编制了冶金工业厂房钢筋混凝土结构抗热设计规程!,该规程给出了60~200?范围内的设计计算方法、设计措施、材料指标及有关规定,这是我国第一部有关钢筋混凝土结构抗火设计规程。80年代中期开始,为了制订科学合理的建筑结构抗火设计规范,清华大学、同济大学、西南交通大学等单位对钢筋混凝土结构的高温材料模型、构件和结构在高温下的反应以及灾后评估修复等问题进行了研究,并取得了较为丰富的成果。到目前为止,我国已有GB9918-88建筑构件火灾试验!和DBJ08-219-96火灾后混凝土构件评定标准!两部与混凝土结构抗火有关的技术规 范[1,2]。 随着国内混凝土结构抗火研究的深入,制定混凝土结构抗火设计标准已成为必然趋势。 2 混凝土结构进行抗火设计的必要性 2.1 火灾对混凝土结构的破坏 对于混凝土结构,虽然其耐火性能比木结构和钢结构好,但实际发生的火灾实例表明,混凝土结构在火灾作用下承载力降低、结构失效以致于倒塌的危险依然存在。主要原因是:在火灾引发的高温作用下,钢材和混凝土的强度、弹性模量以及两者之间的粘结力等均随温度升高而降低,甚至有时还会发生混凝土的爆裂。这些材性的严重劣化,必将导致构件的承载能力下降、变形增大。另外,结构受火时受火面温度随周围环境温度迅速升高,但由于混凝土的热惰性,内部温度增长缓慢,截面上形成不均匀温度场,而且温度变化梯度也不均匀,导致不均匀的温度变形和截面应力重分布,这些变化都足以危及结构的安全性,甚至导致结构失效。 2.2 结构抗火设计的内容 建筑防火主要是利用建筑的防火措施(如防火分区、消防设施的布置等)、建筑的防护设施(如防火门、防火墙)和结构防护设施(如防火涂料、防火板等)达到其减少火灾发生的概率,避免或减少人员伤亡以及减少火灾直接经济损失的目的。而进行结构抗火设计的意义为[3]:

钢筋混凝土的高温性能及其计算

钢筋混凝土的高温性能及其计算混凝土结构在高温下比在常温下的性能要复杂得多，理论分析难度大。这是因为结构在环境温度变化的情况下形成了动态的不均匀温度场，高温使材料（混凝土和钢筋）的强度和变形性能严重劣化，又使结构产生剧烈的内（应）力重分布；还因为温度和荷载（应力）有显著的耦合效应，使材料的本构关系和构件的受力性能随温度—荷载途径而有较大变化。为此，需首先通过试验手段展示混凝土的材料、构件和结构在温度与荷载共同作用下的力学性能，然后进行机理分析，总结试验数据，归纳其一般规律，进一步建立准确的理论分析方法，并给出简化的实用计算方法，供工程实践中应用。 一、结构工程中的温度问题 结构工程中因为温度变化而发生的工程问题可分为三类： （1）周期性温度超常。 （2）正常工作条件下长期高温。 （3）偶然事故诱发的短时间高温冲击。例如建筑物火灾的延续时间从数十分钟至数小时不等，在1h内可达1000℃或更高；化学爆炸或核爆炸、核电站事故等。 对于第三类问题，虽有建筑设计防火规范，但并没有解决结构的抗火分析和设计问题。建筑物遭受火灾后，其结构内部升温，形成不均匀的温度场，材料性能严重恶化，导致结构不同程度的损伤和承载力下降。作为建筑物的承重和支撑体系，其结构必须在火灾的一定时间期限内保持足够的承载能力，以便受灾人员安全撤离灾场，消防人员进行灭火，救护伤亡人员和抢救重要器物等活动。当结构达到下述极限状态之一时，即认为结构抗火失效：（1）承载能力极限；（2）阻火极限；（3）隔热极限。 人们从以往的火灾事故中吸取了教训和经验，明确了对付火灾的策略是“预防为上”，但防不胜防，仍须“立足于抗”。为了提高和解决结构与构件的抗火（高温）能力，曾经历了不同的发展阶段：初期，只是采取经验性的构造措施，

钢筋混凝土结构抗高温性能

许海斌 王晓峰 晨 吴琪宇 朱泽宇 科技学院 钢筋混凝土结构抗高温性能研究综述 【摘要】随着钢筋混凝土在现代建筑中越来越广泛的使用和近年来建筑物火灾发生的增长,人们有必要对混凝土结构的火损伤行为有更系统和量化的理解。在高温(火灾)条件下,钢筋混凝土的结构性能将发生重要的变化,比如抗压、抗拉强度,粘结锚固性能损失等等。本文就从高温(火条件)下及高温后普通钢筋、预应力钢筋及混凝土等结构材料在材料性能退化规律的研究成果方面进行简要的介绍,从而掌握钢筋混凝土抗高温的性能规律，为保障火灾时人民的生命财产安全做出贡献。 【关键词】钢筋；混凝土；高温；抗火性能 1 钢筋混凝土构件截面温度场的计算 高温作用下,材料性能受到不同程度的损伤,混凝土的强度和弹性模量随温度升高而降低,钢筋虽有混凝土保护,强度也会降低.无论是进行高温下和高温后钢筋混凝土材料的强度和变形规律研究,以及钢筋混凝土构件和结构抗火性能的理论分析,还是计算构件和结构的高温承载力和火灾后剩余承载力,都必须首先分析构件的截面温度场.在火灾中,钢筋混凝土构件截面的温度分布随着时间发生变化,升温曲线!构件截面形状!材料的热工性能等都会影响截面的温度场.在确定结构温度场时,一般可根据工程要求的计算精度采用如下几种方法:简化成稳态的和线性的一维或二维问题,求解析解;用有限元法或差分法,或二者结合的方法,编制计算机程序进行数值分析,有些通用的结构分析程序可以计算简单的温度场问题;制作足尺试件进行高温试验,加以实测;直接利用有关设计规程和手册所提供的温度场图表或数据. 1.1 火灾温度的确定方法 文献[1]认为国际标准化组织(ISO)采用的火灾升温曲线能满足大多数火灾的升温曲线,为多数国家所采用.标准升温曲线可按公式(1)计算: 0T-T 345lg(81)t =+ （1） 式中 T －在时间t 时的炉温,℃; 0T －加温前炉温度℃,t －时间,min 根据火灾区域面积!可燃物种类和数量、通风条件等计算出火灾燃烧持续时间,再根据标准升温曲线推算出火灾温度,或者根据火灾后现场残留物燃烧情况来判断火灾温度.求得火灾温度后,可根据热传导理论计算出构件表面温度和截面温度场. 1.2 混凝土的热工性能 在分析截面温度场时,必须掌握材料的基本热工性能,比如温度膨胀变形、单位热容量、导热系数和质量密度等.这些参数的数值因材料而异,随温度的升高而非线性地变化.混凝土的热工性能因原材料的矿物化学成分!配合比和含水率等因素的差别而有较大变化,且试验数据的离散度大,下面简单列举各参数的一般变化规律. (1)质量密度c ρ:混凝土升温后失水,质量密度略有减小,计算时一般取常值2400kg/m 3 . (2)热膨胀系数c α:随温度增加,不同骨料混凝土的c α值都将增大,但超过一定温度(T ≥800℃)时, c α近似常数,为简化计算,不考虑骨料类型的影响,直接给出c α与温度的关系:

耐热混凝土的定义

耐热混凝土得定义、分类与应用 耐热混凝土就是一种能长期承受高温作用( 200 ℃以上),并在高温作用下保持所需得物理力学性能得特种混凝土。而代替耐火砖用于工业窑炉内衬得耐热混凝土也称为耐火混凝土。 根据所用胶结料得不同,耐热混凝土可分为:硅酸盐耐热混凝土;铝酸盐耐热混凝土;磷酸盐耐热混凝土;硫酸盐耐热混凝土;水玻璃耐热混凝土;镁质水泥耐热混凝土;其她胶结料耐热混凝土。 根据硬化条件可分为:水硬性耐热混凝土;气硬性耐热混凝土;热硬性耐热混凝土。 耐热混凝土已广泛地用于冶金、化工、石油、轻工与建材等工业得热工设备与长期受高温作用得构筑物,如工业烟囱或烟道得内衬、工业窑炉得耐火内衬、高温锅炉得基础及外壳。 硅酸盐耐热混凝土 一、硅酸盐耐热混凝土所用得材料主要有硅酸盐水泥、耐热骨料、掺合料以及外加剂等。 1 、原材料要求 (1) 硅酸盐水泥 可以用矿渣硅酸盐水泥与普通硅酸盐水泥作为其胶结材料。一般应优先选用矿渣硅酸盐水泥,并且矿渣掺量不得大于50 ％。如选用普通硅酸盐水泥,水泥中所掺得混合材料不得含有石灰石等易在高温下分解与软化或熔点较低得材料。 此外,因为水泥得耐热性远远低于耐热骨料及耐热粉料,在保证耐热混凝土设计强度得情况下,应尽可能减少水泥得用量,为此,要求水泥得强度等级不得低于32、5MPa 。 用上述两种水泥配制得耐热混凝土最高使用温度可以达到700 ～800 ℃。其耐热机理就是:硅酸盐水泥熟料中得C 3 S 与C 2 S 得水化产物Ca(OH) 2 在高温下脱水,生成得CaO 与矿渣及掺合料中得活性SiO 2 与A1 2 O 3 又反应生成具有较强耐热性得无水硅酸钙与无水铝酸钙,使混凝土具有一定得耐热性。 (2) 耐热骨料 普通混凝土耐热性不好得主要原因就是一些水泥得水化产物为Ca(OH) 2 ,水化铝酸钙在高温下脱水,使水泥石结构破坏而导致混凝土碎裂;另一个原因就是常用得一些骨料,如石灰石、石英砂在高温下发生较大体积变形,还有一些骨料在高温下发生分解,从而导致普通混凝土结构得破坏,强度降低。因此,骨料就是配制耐热混凝土一个很关键得因素。 常用得耐热粗骨料有碎黏土砖、黏土熟料、碎高铝耐火砖、矾土熟料等;细骨料有镁砂、碎镁质耐火砖、含A12O3 较高得粉煤灰等。

混凝土受高温后力学性能

混凝土受高温后力学性能 摘要：建筑材料高温下的性能直接关系到建筑物火灾危险性的大小以及火灾发生后火势扩大蔓延的速度研究材料在高温下的力学性能在建筑防火设计科学合理的选用建筑材料减少火灾损失当前对于材料的奥温性能的研究还需要完善进一步研究很有必要 关键词：混凝土受高温性能热损伤 一概述 混凝土材料，作为现代建筑物最主要的承重体系，关键部位的关键结构必须保证在火灾发生的一段时间内，有足够的承载力，以保证人员安全撤离的时间，同时给予消防部门，对火灾进行灭火和救援提供充足的时间。当发生火灾时，建筑物内部或着火位置温度上升较快，作为一个整体，形成不均匀的温度差，会导致整体的力学性能受损，作为建筑物的结构材料，不均匀的温度差会对其刚度、强度、稳定性等性能有较大影响。当建筑物结构材料达到下列状态之一时，即可以认为结构抗火失效：(1)隔热极限。通常认为，结构的背火面的平均温度达到140℃，或者局部最高温度达到180℃，并且由此引发相邻空间起火，导致火灾向他处蔓延，这种状态下，认为结构抗火失效。(2)阻火极限。如果在火灾发生时，结构内部有损伤，而存在较宽的裂缝或者蜂窝、空洞，并因此没有能力阻值火灾的蔓延和高温烟气的穿透，这种状态下，认为结构抗火失效。(3)承载能力极限。当火灾发生时，如果因为高温导致结构内部相关结构（例如：钢筋）的承载力不足，在使用荷载的作用下，产生了较大的变形、或者失稳等情况，这种状态下，认为结构抗火失效。作为建筑物主要材料的钢筋混凝土结构，虽然钢筋的导热性能良好，但是被混凝土包裹后，作为一个整体其导热性能不均匀，并且缓慢，同时由于承重结构的截面高度较大，火灾发生时，内部的温度上升较慢，强度维持时间久，但是如果持续受到火灾影响，会导致外层起保护作用的混凝土受热破损，钢筋裸露，由于钢筋的传热性能良好，导致内部主筋在高温的状态下，承载力降低（主要体现在抗拉强度上），而内部混凝土结构热传导性差，强度保持效果良好（主要体现在抗压强度上），所以整个结构的承载力变化复杂，会产生表面龟裂，混凝土逐层脱落、甚至发生穿孔和垮塌。1）、建筑材料的高温性能 力学性能：强化性能变形性能 非力学性能：燃烧性能发烟性能隔热性能毒性性能 2）、高温下材料性能根据材料的种类、作用和使用目的来确定侧重研究内容例如混凝土为无机材料不燃烧主要研究高温下的物理力学性质及隔热性能 二混凝土的高温力学性能 1混凝土的热学性能 随温度升高导热系数减少 混凝土在温度升高时材料的热容缓慢升高 热膨胀系数与混凝土的材料构件尺寸约束条件含水量等因素有关 温度升高时由于水分的蒸发和热膨胀质量密度减小 2 混凝土力学性能 抗压强度存在阀值温度300℃左右 粘结强度钢筋混凝土在界面的相互作用 抗拉强度温度超过600℃时材料的抗拉强度基本丧失 弹性模量随温度的升高而降低呈明显的塑性状态

耐热混凝土的定义

耐热混凝土的定义、分类和应用 耐热混凝土是一种能长期承受高温作用（200 ℃以上），并在高温作用下保持所需的物理力学性能的特种混凝土。而代替耐火砖用于工业窑炉内衬的耐热混凝土也称为耐火混凝土。 根据所用胶结料的不同，耐热混凝土可分为：硅酸盐耐热混凝土；铝酸盐耐热混凝土；磷酸盐耐热混凝土；硫酸盐耐热混凝土；水玻璃耐热混凝土；镁质水泥耐热混凝土；其他胶结料耐热混凝土。 根据硬化条件可分为：水硬性耐热混凝土；气硬性耐热混凝土；热硬性耐热混凝土。 耐热混凝土已广泛地用于冶金、化工、石油、轻工和建材等工业的热工设备和长期受高温作用的构筑物，如工业烟囱或烟道的内衬、工业窑炉的耐火内衬、高温锅炉的基础及外壳。 硅酸盐耐热混凝土 一、硅酸盐耐热混凝土所用的材料主要有硅酸盐水泥、耐热骨料、掺合料以及外加剂等。 1 、原材料要求 (1) 硅酸盐水泥 可以用矿渣硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥作为其胶结材料。一般应优先选用矿渣硅酸盐水泥，并且矿渣掺量不得大于50 ％。如选用普通硅酸盐水泥，水泥中所掺的混合材料不得含有石灰石等易在高温下分解和软化或熔点较低的材料。 此外，因为水泥的耐热性远远低于耐热骨料及耐热粉料，在保证耐热混凝土设计强度的情况下，应尽可能减少水泥的用量，为此，要求水泥的强度等级不得低于32.5MPa 。 用上述两种水泥配制的耐热混凝土最高使用温度可以达到700 ～800 ℃。其耐热机理是：硅酸盐水泥熟料中的C 3 S 和 C 2 S 的水化产物Ca(OH) 2 在高温下脱水，生成的CaO 与矿渣及掺合料中的活性SiO 2 和A1 2 O 3 又反应生成具有较强耐热性的无水硅酸钙和无水铝酸钙，使混凝土具有一定的耐热性。 (2) 耐热骨料 普通混凝土耐热性不好的主要原因是一些水泥的水化产物为Ca(OH) 2 ，水化铝酸钙在高温下脱水，使水泥石结构破坏而导致混凝土碎裂；另一个原因是常用的一些骨料，如石灰石、石英砂在高温下发生较大体积变形，还有一些骨料在高温下发生分解，从而导致普通混凝土结构的破坏，强度降低。因此，骨料是配制耐热混凝土一个很关键的因素。 常用的耐热粗骨料有碎黏土砖、黏土熟料、碎高铝耐火砖、矾土熟料等；细骨料有镁砂、碎镁

UHPC(超高性能混凝土)

UHPC(超高性能混凝土) 上海罗洋新材料科技有限公司（Shanghai Royang Innovative Material Technologies Co., Ltd.）成立于2005年底，专注于UHPC（Ultra High Performance Concrete，超高性能混凝土）等先进材料的研发、生产与销售，是上海市高新技术企业与专利试点企业。公司宗旨是为更轻更强更耐久的结构创新提供关键材料基础及应用技术服务，核心使命是“材料创新成就未来工程”。公司主要产品为拥有自主知识产权、处于国际先进水平的TENACAL?（泰耐克）系列超高性能水泥基复合材料。 公司拥有一支理论基础扎实、具有国际化视野的博士、硕士等高素质人才组成的研发团队，并建立了一支由著名专家组成的完善技术支持体系，以踏实做事、真诚待人的理念为客户提供高质量的技术服务。 公司长期致力于技术创新，视创新为企业进步的灵魂。至2017年，共申请专利49项，其中发明专利33项，已授权19项；实用新型专利16项，已授权14项。先后与各科研院校合作开展课题研究20多项，其中部级课题2项，发表论文20余篇。荣获教育部“科学技术进步二等奖”一项、水利部“大禹水利科学技术奖三等奖”一项、原铁道部“科技进步二等奖”一项；获得上海市科委、经信委等政府机构的大力支持，如市科委“创新基金”、“快速路网快速诊断修复技术研究“等课题的支持。同时，积极开展UHPC应用技术行业标准的制定，联合设计院主编或参编交通部”UHPC桥梁加固技术规程“、UHPC梁式桥设计规程”等。 罗洋科技的目标是成为国内领先的“高应变强化型UHPC技术应用服务平台”，为路桥、建筑、隧道、军事、海洋等工程提供创新的结构材料及应用技术解决方案，让结构同时具备轻质高强、安全耐久、经济美观、节能环保等优点，使结构寿命真正达到200年，推动工程走向可持续发展的道路。 TENACAL?（泰耐克）为一系列高应变强化型超高性能混凝土（UHPC）产品（性能满足瑞士SIA 2052规范UA级别以上），在常温养护条件下，具备高强、高延性、高耐久性、良好施工性能等特征。 TENACAL?基于最紧密堆积原理由计算机精确设计，可将多元复合体系的宏观缺陷降到最低； 并运用先进的分子活化技术，使胶凝体系发挥出最大功效，形成高度致密的无机质基体，在提 供优良力学性能的同时，具备极佳的抗渗、抗冻融、耐腐蚀、耐高温、抗冲磨等耐久性。

混凝土结构抗火性能研究

混凝土结构抗火性能研究 摘要：由于城市的密集化程度越来越高，人口持续增长，多高层现代建筑（多以钢筋混凝土建筑居多）也越来越多，从而导致建筑火灾频繁发生，后果也越来越严重，造成人类生命及财产蒙受重大损失。因此有必要研究钢筋混凝土结构的抗火性能。 近年来，国内外开展了高温（火灾）下的钢筋混凝土材料、构件及相应结构的受力性能的实验研究及理论分析，并取得了一些成果，现就钢筋混凝土结构抗火性能研究内容、设计以及现状与发展做简单介绍。 关键字：混凝土抗火内容、设计、发展 0 引言 火灾给人类的生命财产造成极大的损失,火灾造成的经济损失仅次于干旱和洪涝,而发生的频度则位居各种灾种之首。目前,钢筋混凝土结构是我国主要建筑结构形式之一。尽管钢筋和混凝土材料属于热惰性材料,但由于火灾的高温作用,材料性能将严重劣化,在结构中将发生严重的内(应)力重分布,使结构性能大大削弱,危及结构的安全。建筑结构特别是钢筋混凝土框架结构在火灾中坍塌的事故时有发生,往往造成重大的人员伤亡和财产损失。研究钢筋混凝土结构的抗火性能十分必要和迫切。 1混凝土结构抗火理论研究内容 混凝土结构抗火的全过程分析包括三部分:室内火灾温度场分析、构件和结构内部温度场分析和抗火性能分析。本文主要介绍后两部分的

研究。 1.1混凝土构件和结构内温度场 1.1.1求解方法概述 为进行高温下的结构性能分析,一般先进行构件和结构内温度场分析,由于结构的内力和变形一般不影响热传导过程,因而可对温度场进行独立分析。构件和截面温度场由于受诸多因素如材性离散、边界条件处理等影响,理论分析较为复杂。以前的温度场确定主要通过试验实测,即通过在构件中预埋热电偶,积累大量数据绘制成相应的表格供查找参考。热传导方程是一个非线性抛物型偏微分方程,在用数值解法求解的过程中,除上文提到的空间有限元和时间有限差分结合法外,还有空间差分和时间差分结合法、空间有限元和时间有限元结合法等。目前研究者对温度场的计算对象均集中在构件如墙板、柱、梁等,由于热传导问题实际上是三维问题,这大大增加了理论求解的难度,因而研究者根据构件形状、受火条件等对计算模型进行简化,从而变为二维问题甚至一维问题。 钢筋混凝土墙片和平板的火灾温度场计算较简单,其温度场是火灾燃烧时间t和计算点距受火面距离h的函数,它可按照一维无限大平板热传导问题进行解析求解,也可进行一维差分和有限元求解。在目前的研究中,一般假定梁柱构件内部温度沿纵向一致,因而直接选取横截面,将温度场视为火灾燃烧时间t、计算点离高边和宽边距离的函数,按二维热传导问题计算。由于热传导方程只表明构件内部各点间的热量迁移规律,因而需先确定构件温度的初始条件和边界条件,