高温对玻化微珠保温混凝土强度影响的试验研究.pdf

2 0 1 3年第 4期 4月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 CHI NA CONCRETE AND CEMENT PRODUCTS 2 0l 3 No 4 Ap ril 高温对玻化微珠保温混凝土强度影响的试验研究 孙继红 ， 樊亚男 ， 张泽平 ， 李 珠 ( 1 山西经贸职业学院 ， 太原 0 3 0 0 0 0 ； 2 太原理工大学建筑与土木工程学 院， 0 3 0 0 2 4 ) 摘要 ： 通 过试验 ， 对常温 2 0 及 1 o O 7 o 0 高温后玻 化微珠保 温混凝 土的抗压 强度及 劈拉强度进 行 了比较 ， 研究和分析 了不 同温度后玻化微珠保 温混凝土的抗 压强度及 劈拉 强度的变化规律 ，并在此基础上建 立 了高温作用 后玻化微珠保温混凝土 的抗压 强度及劈拉 强度 的推 算公 式 ，可为高温后玻化微珠保温混凝土结构 的设计 分析提供 理 论 依 据 。 关键词 ： 玻化微珠保 温混凝 土 ； 高温； 抗 压强度 ； 劈拉 强度 Ab s t r a c t ：T h e c o mp r e s s i v e s t r e n g t h a n d t e n s i l e s t r e n gth o f g l a z e d h o l l o w b e a d i n s u l a t i o n e o n e r e t e a t 2 0 n o r ma l t e mp e r a t u r e a n d f r o m 1 0 0 t o 7 0 0 C h i g h t e mp e r a t u r e a r e c o mp a r e d b y e x p e r i me n t T h e c h a n g e d l a w o f t h e c o mp r e s s i v e s t r e n gth a n d t e n s i l e s t r e n g t h o f g l a z e d h o l l o w b e a d i n s u l a t i o n c o n c r e t e u n d e r d i ff e r e n t t e mp e r a t u r e s i s a n a l y z e d On t h e b a s i s o f t h e t e s t s a n d a n a l y s i s ， t h e c a l c u l a t i o n f o rm u l a o f t h e c o mp r e s s i v e s t r e n gth a n d t e n s i l e s t r e n gth o f g l a z e d h o l l o w b e a d i n s u l a t i o n c o n c r e t e i s e s t a b l i s h e d u n d e r h i g h t e mp e r a t u r e s ， wh i c h c a n p r o v i d e t h e t h e o r e t i c b a s i s f o r t h e d e s i g n a n d a n a l y s i s o f c o n c r e t e s t r u c t u r e s Ke y wo r d s ： Gl a z e d h o l l o w b e a d i n s u l a t i o n c o n c r e t e ；Hi g h t e mp e r a t u r e ； C o mp r e s s i v e s t r e n gth ； T e n s i l e s t r e n gth 中图分类 号 ： T U 5 2 8 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 0 4 6 3 7 ( 2 0 1 3 ) 0 4 5 5 一 O 3 0前 言 玻 化微珠保 温混 凝土是在普通混凝 土 中掺加 一 定量 的玻化微珠 以及外加剂 ， 使其既具有普通混 凝土的物理力学性能 ， 又具有保温性能的一种新型 建筑材料 。玻化微珠保温混凝土应用 于建筑工程 中， 在建筑物主体结构施工的同时就完成 了保温工 程的施工 ，不仅可 以简化建筑物保温工程的设计 、 施 工 过 程 ， 还 可 实 现 清 水 混 凝 土 的效 果 ， 能 大 量 节 约保温工程 的设计 、 建造费用 ； 尤其能减轻建筑物 的结构 自重 ， 使受力更加合理 ， 避免一般保温工程 主体结构 与保温层 由于结合不牢 固而开裂破坏造 成的质量 、 安全事故f l】 。 混凝土结构在正常的工作条件下 ， 由于其所处 工作环境的温度值不高 、 波动 幅度不大 ， 按照现行 混凝土结构设计规范进行设计 ，可保 证结构安全 度 ， 并满足建筑物的使用要求 。然而 ， 一旦发生建筑 火灾 ， 在很短时间内， 温度迅速上升 ， 最高温度可达 1 0 0 0 ( 2 以上 ，其结构材料性能会随着温度的上升发 生严重 的恶化 ， 并发生剧烈 的应力重分 布 ， 使结构 的性 能大 大削弱 ， 危及结构 的安全 ， 甚至酿成严重 事故。另外 ， 还有一些混凝土结构 ， 其在正常工作条 件下长期处于高温环境 中， 如冶金和化工业的高温 车间 ， 排放高温烟气的烟囱以及核 反应堆压力容器 和安全 壳 ， 这些结 构在高 温辐射的影 响下 ， 温度 可 达 2 0 0 3 0 0 C 翻 。因此 ， 要推广使用玻化微珠保温混 凝土 ， 就必须对其进行高温性能试验研究 ， 而且通 过其高温性能试验还可 以对玻化微珠保温 混凝土 结构 的抗火设计 和高温后 的结构分析和修 复加固 提供依据。 本文 旨在通过玻化微珠保温混凝 土的高温试 验 ， 研究高温后玻化微珠保温混凝土立方体抗压强 度及劈拉强度极 限值 随温度的变化规律。 1 试 验 设计 1 1 原材料 玻化微珠 ： 一种酸性玻璃质溶岩矿物质 ， 由火 山岩 、 松脂岩等碎成矿砂 ， 经过特种技术处理和生 产工艺加工形 成 内部 多孔 、 表 面玻化封 闭 ， 呈球状 体细颗粒 ， 是一种具有高性能的新 型无机轻质绝热 材料。本研究所用玻化微珠采用太原某公司生产的 玻化微珠产品， 容重 1 2 0 g L 。 水泥 ： 山西太原某水泥厂生产的 4 2 5级普通硅 酸盐水 泥 。 石 ： 碎石 ， 最大粒径为 2 0 mm， 堆积密度 1 6 0 0 k g m 3 。 砂 ： 堆积密度 1 4 6 0 k g m ， 细度模数 2 4 。 外加剂 ： 自制专用外加剂。 1 2 试验设备 高温试验是在太原理工 大学建材实验室 的箱 一 55 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 孙继红 ， 樊亚男 ， 张泽平 ， 等 高温对玻化微珠保温混凝土强度影响的试验研究 加剧 ， 两者的结合遭到破坏 ， 水泥骨架破裂成块状 ， 结晶水开始失去 ，水 泥的水化产物 C S H， A F t 和 C H则开始脱水破坏。当温度达到 6 0 0 C以上时 ， 结 晶水完全丧失 ， 水泥中未水化的颗粒和骨料 中的石 英成份 晶体化 ， 伴 随着巨大的膨胀 ， 甚至在骨料内 部形成裂缝 ， 混凝土强度随温度升高急剧下降 。 图 4给出了玻 化微珠保 温混凝土立方体抗 压 强度极限值 随温度 T的变化关系。可见 ， 随 着 温度 的升高， 玻化微珠保温混凝土的抗压强度基 本呈线性降低趋势 ， 且 由公式 ( 1 ) 计算 的结果 与试 验值符合较好 。 ， ： =1 0 6 3 2 0 0 0 0 6 T ( 2 0 CT7 0 O ) ( 1 ) 式 中 ， 一 玻化微珠保温混凝土高温后 的抗压极 限应 力值 ， MP a ； 一 玻化微珠 保温混凝土常温 2 0 的抗压 极 限应力值 ， MP a ； 一 高温 ( 受火) 温度 ， 。 2 2 劈 拉强 度 已有 的试验研究表明 ， 高温作用后混凝土表面 图 4抗 压 极 限 应 力 随温 度 变 化 拟 合 曲线 出现肉眼可直接分辨的裂缝 ，而且受热温度越高 ， 出现的裂缝越多 ， 结构安全度降低 得越严重 ， 此 时 混凝土的抗拉强度在构件受力 中的重要性 明显增 大 。因此 ， 有必要对高温后混凝土的抗拉性能做进 一 步的试验研究 。高温后玻化微珠保温混凝土的劈 拉强度见表 2及图 5 。 由表 2和图 5可见 ， 玻化微珠 保温混凝土劈拉强度下降程度要 比抗压强度指标 下降得快 ， 3 0 0 时下降到常温的 7 0 左右 ， 7 0 O 时 为 常温 的 2 0 。 表 2 不 同温度 后玻化微珠保温混凝土劈拉强度平均值 温度， 图 5 抗拉强度与温度 的关 系 拟合关系表达式为 ： = 1 0 3 8 3 - 0 0 0 1 7 T ( 2 O 3 O 0 ) ( 5 - 2 a ) = 0 6 3 5 9 - 0 0 0 0 5 T ( 3 0 0 7 O 0 ) ( 5 3 b ) 式 中， 一 高温后 玻化微珠保温混凝土抗拉极 限 应力值 ， MP a ； 一 常温 2 0 C 玻化微珠保温混凝土抗拉极 限 应力值 ， MP a ； 一 高温( 受火) 温度 ， 。 3结 论 通 过试 验 及 理论 分 析得 出 ： 玻 化微 珠 保 温 混凝 土 的立方体抗压强度及劈拉强度均 随温度 的升 高 而呈线性降低趋势。随着温度 的升高 ， 玻化微珠保 温的劈拉强度随温度 的降低幅度高于其抗压强度 的降低幅度。常温的拉压强度关 系不再适用 ， 文中 给出的抗压强度及劈拉强度随温度 的线性关 系式 ， 可为高温后玻化微珠保温混凝土结构 的设计提供 依据 。 参考文献 ： 1张泽平 玻 化微 珠保 温混凝土及其结构的基本性能试验与 理论分析研究【 D 太原 ： 太 原理工大学， 2 0 0 9 2 】 过镇 海， 时旭 东 钢筋混 凝 土 的高温性 能及 其计 算 M 北 京： 清华大学 出版社， 2 0 0 3 3 李 固华 ， 凤凌云 ， 郑盛娥 高温后混凝土及其组成材料性能 研究f J 1 四川 I 建筑科 学研究， 1 9 9 1 4 董毓利 混凝 土结构 的火安 全设计【 M 】 北京： 科学 出版社 ， 20 01 收稿 日期 ： 2 0 1 3 0 2 2 7 作者简 介： 孙 继红 ( 1 9 8 0 ) ， 女 ， 讲 师。 通讯地址 ： 太 原市万柏林区南内环西街 l 号 联 系 电话 ： 1 3 2 9 3 7 4 0 0 71 5 7 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m