掺硅粉混凝土高温后的静动态力学性能试验研究

发布时间：2020-11-08 17:33

　　在全部已发生的火灾事件中,建筑火灾的发生次数约占总火灾次数的80%,所造成的人员和经济损失巨大,混凝土作为最重要且用量最多的建筑材料,在高温条件下,虽属于热惰性材料,但其中的水化产物Ca(OH)2和钙矾石分解温度低,耐高温性能较差,混凝土的变形性能、强度等均会发生劣化,同时其内部也会发生应力重分布,极大地降低了结构安全性,这对于混凝土建筑物来说无疑是致命的。我国每年能收集到约20 wt硅粉,混凝土掺入硅粉后,可以与耐火较差的水泥水化产物Ca(OH)2发生二次水化反应生成耐火性能相对较好的C-S-H(3CaO2Si02·3H20)凝胶,可以增加混凝土的耐火性能。因此,开展硅粉混凝土耐高温性能研究,揭示高温对硅粉混凝土力学性能和微观结构的影响规律对丰富和发展硅粉混凝土理论具有重要意义。本文以硅粉混凝土为研究对象,取硅粉掺量为0%、4%、8%和12%,首先对不同龄期(3 d、7 d和28 d)的硅粉混凝土进行抗压强度试验,然后利用电阻炉对100 mm×100 mm×100 mm的立方体硅粉混凝土试块和050 mm×25 mm的圆柱体硅粉混凝土试块进行高温处理,取高温温度为200℃、400℃、600℃和800℃,恒温时间为2h,待试块自然冷却至室温后进行立方体抗压强度试验、劈裂抗拉强度试验、吸水率试验、质量损失率试验、SEM试验、SHPB试验和筛分试验,并结将理论分析和数据拟合得出结论,主要下:(1)不同硅粉掺量和不同龄期下混凝土的抗压强度试验结果表明,混凝土强度随着硅粉掺量的增大而出现先增加后减小的趋势,最佳掺量为8%,在水化早期时,硅粉的填充作用使其附着在C-S-H上并填充于AFt之间,使得混凝土早期抗压强度也有所增加;(2)不同温度下硅粉混凝土的拉压强度试验结果表明,将硅粉掺入混凝土会增加混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度、弹性模量和脆性,高温后,硅粉混凝土的抗压强度大于素混凝土且抗压强度损失率小于素混凝土,但发生高温爆裂的几率大于素混凝土,说明硅粉混凝土在中低温下的抗火性能较素混凝土有一定的优势。(3)硅粉混凝土的SEM试验表明,硅粉的火山灰效应产生的C-S-H凝胶有效地填补了混凝土内部孔洞,硅粉的填充作用也使得其颗粒较好地镶嵌于C-S-H凝胶中;(4)高温后硅粉混凝土的SHPB试验表明,硅粉混凝土较素混凝土有着更高的动态强度、脆性、和破碎粒径,并且硅粉混凝土在冲击荷载下的吸能能力优素混凝土。(5)通过超声波法对高温后硅粉的静动态抗压强度进行拟合时,自变量的优劣顺序为:波幅波速波幅+波速,对抗压强度损失率进行拟合时自变量的优劣顺序为:波幅损伤波速损伤+波速波幅+波速波幅+损伤。图43 表16 参90。
【学位单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TU528
【部分图文】：