高性能混凝土高温损伤试验及温度场模拟研究

发布时间：2017-11-17 17:15

  本文关键词：高性能混凝土高温损伤试验及温度场模拟研究

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【摘要】：高性能混凝土以其更高的强度、更高的耐久性、良好的工作性和体积稳定性等优良的综合性能广泛应用于土木工程的各个领域。然而,由于高性能混凝土具有更加致密的内部结构和较低的渗透率,当结构遭遇火灾时,高性能混凝土会出现爆裂、剥落现象,内部钢筋直接暴露于高温下,使承载力瞬间丧失,导致建筑物坍塌,对人们生命财产造成威胁,对火灾中的救援工作也造成不利的影响。因此,探索高温(火灾)对高性能混凝土各项性能的影响,揭示其性能的劣化规律,并寻求合理的改善措施成为高性能混凝土的研究热点。本文依托国家自然基金(51478290),选取混凝土常用原材料,以强度等级为C60的高性能混凝土为研究对象,对高温作用前后的基本力学性能和热工性能进行了试验测试,采用高温热电偶和振弦应变计对高性能混凝土板的温度场和热应变进行了初步的试验研究,借助ABAQUS模拟软件对高性能混凝土板的温度场进行了数值模拟。主要内容如下。一、高性能混凝土基本性能试验。基本性能试验包括高温作用前后的轴压强度、弹性模量、劈裂抗拉强度和导热系数。试验结果表明,高温作用后,高性能混凝土的各项性能均随着温度的升高不断降低,且弹性模量的劣化要快于劈裂抗拉强度和轴压强度;建立了轴压强度、弹性模量、劈裂抗拉强度以及导热系数随温度变化的关系式。二、高性能混凝土热膨胀试验。利用高温卧式膨胀仪探索了混凝土内部不同组分在高温作用下的膨胀特性。结果表明:粗骨料、砂浆、混凝土的膨胀率各不相同,粗骨料的膨胀率要大于砂浆,混凝土的膨胀率介于粗骨料和砂浆之间。三、高性能混凝土板热应变试验。借助振弦应变计探索了混凝土板受热过程中不同深度的热应变情况。结果表明:混凝土板受热过程中,距离受火面近的点温度升高快,相同的时间热应变也较高;温度越高,应变值越大,并建立了混凝土应变-温度的关系式;从原理和数值上对比了混凝土热应变与膨胀率,二者之间比较一致。四、高性能混凝土板温度场研究。利用埋置于混凝土板内部的高温热电偶测量板受热过程中的温度值,分析混凝土板内部的温度场;并借助ABAQUS软件进行温度场模拟,与试验结果对比分析。结果表明:混凝土板在受热的过程中,沿着厚度方向产生了温度梯度;计算机模拟结果与试验测试升温趋势基本一致,由于模拟未考虑混凝土含水率,所以模拟值要高于试验值。
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU528

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本文编号：1196782