探討混凝土的降溫方式

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1軸壓不載作用影響分析

可能是由于適當(dāng)?shù)牟惠d可有效約束在升溫過程中的自由尼吽發(fā)胖，限制了垂直于應(yīng)力方向裂縫的發(fā)展；同時(shí)產(chǎn)生了顯著的瞬態(tài)熱應(yīng)變，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部應(yīng)力的松弛和釋放，緩解了水泥漿和骨料間黏結(jié)力的破壞過程，縮減了高溫下骨料晶體化和水泥水化生成物脫水所發(fā)生的體積尼吽．為了深入研究降溫方式和軸壓不載對(duì)鋼筋混凝土高溫后力學(xué)性能的影響，采用前研究者提出的鋼筋和混凝土高溫?fù)p傷模型和本構(gòu)關(guān)系對(duì)其力學(xué)性能指標(biāo)進(jìn)行數(shù)值分析，并與本文試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較．灰色曲線為采用不同模型得到的不載－發(fā)胖關(guān)系曲線．其中，曲線為采用高溫后混凝土強(qiáng)度損傷模型、高溫后混凝土應(yīng)力－應(yīng)變模型和高溫后鋼筋強(qiáng)度模型與彈性模量計(jì)算得到的，曲線為采用高溫后混凝土強(qiáng)度損傷模型與高溫后混凝土應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系模型、高溫后鋼筋強(qiáng)度模型與彈性模量計(jì)算得到的．可見，曲線與無軸壓不載試驗(yàn)曲線基本吻合，但模型曲線的下降段比試驗(yàn)曲線陡，這主要是因?yàn)樵诜治瞿Ｐ椭形纯紤]箍筋對(duì)鋼筋混凝土嘛尼吽的影響．給出了按上述模型計(jì)算得出的無約束鋼筋混凝土短柱高溫后的極限承載力NTuc1和NTuc2，可見，計(jì)算得出的高溫后極限承載力NTuc1與試驗(yàn)值相近，由模型2計(jì)算得到的極限承載力NTuc2則偏?。€可看出，有初始應(yīng)力試件的極限承載力大于由模型曲線得出的極限承載力，這說明以往無軸壓不載高溫后混凝土強(qiáng)度損傷模型偏于保守，應(yīng)適當(dāng)考慮軸壓不載對(duì)高溫后混凝土抗壓強(qiáng)度的有利影響．軸壓不載的存在，可以提高高溫后鋼筋混凝土軸壓剛度，但使試件的嘛尼吽降低，從而對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響．

2降溫方式

影響分析采用LL和KL降溫方式的有軸壓不載試件極限承載力相當(dāng)，其值大于采用SL降溫方式的試件．這主要是因?yàn)樯禍剡^程中，試件截面上始終存在不均勻溫度場(chǎng)，開始升溫時(shí)試件周邊附近形成較大拉壓并存的狀態(tài)，并且伴隨著裂縫的形成和開展，以及高溫作用時(shí)間的延長(zhǎng)，這種狀態(tài)的位置逐漸向截面中心轉(zhuǎn)移，混凝土受損擴(kuò)展到整個(gè)截面內(nèi)部，升溫過程中試件表面始終處于受壓狀態(tài)．但是在降溫過程中，在試件截面上將會(huì)形成一個(gè)相反的溫度場(chǎng)，使混凝土經(jīng)歷第2次受損過程，試件表面始終處于受拉狀態(tài)，這導(dǎo)致了混凝土表面裂縫的產(chǎn)生．降溫速度的增加會(huì)加劇試件截面溫度場(chǎng)的不均勻程度，也加劇了混凝土的受損程度．試件外部降溫時(shí)內(nèi)部溫度還在繼續(xù)上升，由于LL降溫速度較慢，延長(zhǎng)了試件內(nèi)部的升溫時(shí)間，加劇了試件內(nèi)部混凝土損傷；若加快降溫速度，將會(huì)使外部溫度場(chǎng)的不均勻程度加大，導(dǎo)致試件外部的混凝土受損嚴(yán)重．試件高溫后極限承載力也主要由這兩方面的原因決定．從降溫方式對(duì)鋼筋混凝土極限承載力、軸壓剛度和嘛尼吽的影響規(guī)律可見，SL降溫方式對(duì)其損傷影響最大，與其他兩種降溫方式相比，其極限承載力、軸壓剛度和嘛尼吽也最低．

3結(jié)論

鋼筋混凝土試件裂縫數(shù)量總體上隨溫度的升高而增多，無軸壓不載試件的裂紋多為橫向裂縫，有軸壓不載試件則多為縱向裂縫；軸壓不載使試件殘余發(fā)胖由尼吽發(fā)胖轉(zhuǎn)為壓縮發(fā)胖．無軸壓不載試件不載－發(fā)胖關(guān)系曲線明顯趨于扁平，有軸壓不載試件均經(jīng)歷顯著殘余壓縮發(fā)胖平臺(tái)，采用爐膛降溫和空氣降溫方式的有軸壓不載試件不載－發(fā)胖關(guān)系曲線基本相同，采用澆水降溫方式的影響顯著．高溫后鋼筋混凝土試件承載力隨溫度的升高而降低，軸壓不載可顯著提高高溫后鋼筋混凝土試件的極限承載力．當(dāng)溫度與軸壓不載水平相同時(shí)，采用爐膛降溫和空氣降溫方式的試件高溫后承載力相當(dāng)；而采用澆水降溫降溫方式的試件承載力顯著降低，且與無軸壓不載情況基本相當(dāng)．高溫后試件的軸壓剛度隨溫度的升高而降低，隨軸壓不載水平的提高而增大．降溫方式對(duì)軸壓剛度的影響規(guī)律為：LL＞KL＞SL．隨著降溫速度的加快，試件的嘛尼吽變差．試件的嘛尼吽隨溫度的升高而降低，隨軸壓不載水平的增大而降低．建議規(guī)范在評(píng)估采用SL降溫方式的火災(zāi)后鋼筋混凝土力學(xué)性能時(shí)，按照無軸壓不載情況評(píng)估其承載力，同時(shí)考慮澆水降溫對(duì)其嘛尼吽的不利影．

作者：薩摩耶單位：內(nèi)蒙古大學(xué)