高性能混凝土高温作业研究

高性能混凝土高温作业研究
发布时间：2021-12-31T02:59:52.931Z 来源：《城镇建设》2021年第4卷 22期作者：周贺
[导读] 目前，我国建筑领域的发展进程逐步加快，道路建设、桥梁建设、隧道建设等工程项目基数越发增多，在此背景下，建筑领域对原材料的要求也越发严格，高性能混凝土（HPC）作为一种强度较高、韧性较强、耐久性较强优质原材料备受建筑行业青睐，较于普通水泥其被广泛应用于桥梁、路面、隧道的修建中，但高性能水泥仍存在一定缺陷，其在高温与火灾环境下极易出现爆裂情况，加之全国范围内火灾频发，造成的损失难以估量。

周贺
中国葛洲坝集团股份有限公司湖北省武汉市 430000
摘要：目前，我国建筑领域的发展进程逐步加快，道路建设、桥梁建设、隧道建设等工程项目基数越发增多，在此背景下，建筑领域对原材料的要求也越发严格，高性能混凝土（HPC）作为一种强度较高、韧性较强、耐久性较强优质原材料备受建筑行业青睐，较于普通水泥其被广泛应用于桥梁、路面、隧道的修建中，但高性能水泥仍存在一定缺陷，其在高温与火灾环境下极易出现爆裂情况，加之全国范围内火灾频发，造成的损失难以估量。

高性能混凝土一般应用于建筑领域中重要节点，其防高温及防火性能的优劣与建筑质量、建筑安全性存在直接联系，因此，为保障高性能混凝土的有效性，从业人员应对高性能混凝土的高温作业进行研究，以优化其在高温环境下易出现爆裂的问题，提高高性能在高温环境下的质量。

关键词：高性能混凝土；高温环境；高温作业
随我国社会迅猛发展，社会经济水平不断提高，城镇化进程随之加快，各项建筑工程数量随之增多。

由于高性能混凝土具有工作度好、刚度大、稳定性好、极具优异力学性能的特征，被广泛应用于各项实际建筑工程之中，从当下社会需求角度而言，高性能混凝土在未来建筑领域中仍会是使用最为广泛、性能最为优异、用量较高的建筑材料。

目前，高性能混凝土的生产工艺、养护形式、力学性能、韧性等问题已成为当下业内研究的热点项目，但由于高性能混凝土在高温环境下会出现性能劣化、强度降低的问题，会造成建筑物变形、结构损伤等问题，极易导致安全事故发生，其高温性能已成为业内人士重点关注的问题，据科学研究表明，性能越强的混凝土在高温环境下的抗爆裂性能越差，更容易导致建筑物结构损伤，为此，深入研究高温环境对高性能混凝土的影响对提升建筑物质量与安全性具有极其重要的意义。

一、高性能混凝土的高温作业研究?
较于普通混凝土而言，高性能混凝土水灰比更低，所以其结构更为致密，提高了自身的密实度和强度，但由于其原材料的特殊性，高性能混凝土较于普通混凝土更容易出现开裂问题，生产失败的概率更高，在高温影响下，高性能混凝土耐久度与稳定性会产生严重下降，影响了建筑物的安全性。

作为一种频发性灾害，火灾在人们生活中已屡见不鲜，其极易造成大量人员伤亡与财产损失，据调查，火灾对建筑物的损伤是最大的。

作为一种新兴建筑材料，高性能混凝土已被广泛应用于建筑工程中，目前，保障高性能混凝土的抗高温性与耐火性已成为国内外建筑领域的重点研究问题，虽然高性能混凝土具有优异力学结构，但其在高温性能方面存在一定性能缺陷，高性能混凝土的在高温环境下的爆裂变化已引发了国内外研究人员的重点关注。

高性能混凝土的建筑物在经历高温或火灾后，若发生严重高温爆裂问题，并释放大量能量，会对周边建筑产生严重冲击，引起建筑物结构产生形变甚至出现坍塌、损坏的情况，严重威胁人身财产安全，加之其较于普通混凝土在高温环境下无法呈单一下降趋势，而是存在升高或降低的复杂变化形式，为此，其高温环境下的爆裂现象及强度变化已是当下的首要关注点。

此外，建筑火灾中心的温度可高达1000℃，这加大了高性能混凝土建筑物结构损伤的概率，爆裂可导致表层混凝土剥落，进而减小建筑物结构截面的面积，使得建筑物钢筋结构直接暴露于高温环境下，易被高温影响，降低建筑物力学性能与承载能力。

法国科学研究人员的高性能混凝土高温作业实验向人们清晰展示了高性能混凝土的高温性能，表明了其在高温环境下易出现爆裂问题，为有效提高其抗爆裂性能，可在其中加入混合聚丙烯纤维、丙烯酸纤维等混合纤维物质来预防其在高温环境下的爆裂现象。

同时，由棱镜试样的喷灯实验可得知较小的聚丙烯纤维具有更为优异的抗高温性能，在提高温度并加热小型聚丙烯纤维后利用专业设备观察可发现聚丙烯、丙烯酸纤维二者存在的一定差异。

最后，纵观高性能混凝土在高温下的实际情况，并非其在高温环境下均会出现爆裂情况，但在高温影响下其力学性能将严重降低，降低了建筑物的使用寿命，对人身财产安全也产生了一定威胁。

据相关研究表明，高性能混凝土在800℃的高温环境下，其力学性能将会急剧下降与普通混凝土无异，弹性较于正常状态下也会降低，由此可得在高温影响下，高性能混凝土若没有爆裂情况发生，其力学性能与稳定性也会严重下降，无法有效抵御部分外部因素的威胁，进而缩短建筑物的耐用性。

二、高性能混凝土高温爆裂概述
一般而言，普通混凝土较于高性能混凝土具有较为优异的抗火性能，其在高温环境下不会出现爆裂情况，为此，在发生火灾的情况下，高温不会导致普通混凝土建筑受到破坏，建筑内的人群能够有足够的时间进行逃生，并便于消防人员与救护人员开展后续工作。

于1990年后高性能混凝土逐渐出现在人们视野，其较强的韧性、工作度与优异的力学性能备受建筑领域青睐，但由于其在高温环境下会出现爆裂情况，被国际建筑领域重点关注。

在十二世纪九十年代初期，名为Hertz的丹麦学者指出高性能混凝土中作为原材料的HS/HPC是导致其在高温环境下爆裂的主要因素之一，该观点在1996年的英吉利海峡隧道火灾中也得以证实，由于隧道内温度高达700℃-1000℃，导致火灾中心区域混凝土结构直接被损毁，其中钢筋结构直接暴露于火灾中，遭到高温环境影响产生了严重的变形，而混凝土爆裂厚度也高达
200mm，对建筑物遭到了严重破坏。

而在当下的研究中，为解决高性能混凝土的爆裂问题，应在其中加入纤维物质，特别是聚合纤维物质能够有效预防高性能混凝土在高温环境下的爆裂问题，也有部分研究表明将钢纤维与聚丙烯纤维相混合加入高性能混凝土中，也能有效解决其在高温环境下的爆裂问题。

三、高温堆对高性能混凝土结构的破坏研究
（一）高温对高性能混凝土柱的破坏
在火灾的高温环境影响下，高性能混凝土柱表面焦黑，出现表皮剥落、柱身有裂缝、粉化等，若处于火灾严重区域，高性能混凝土柱则存在开裂、表面混凝土结构被损毁，钢筋结构直接暴露在外的情况。

一般而言，高性能混凝土柱身的受损情况与爆炸源的距离、火灾的严重程度存在直接联系，由高性能混凝土柱为纵向结构且四周通透，高温作用下的能量对其影响不大，但仍会使其出现裂缝，甚至露筋。

（二）高温对高性能混凝土梁的破坏
在高温环境下，高性能混凝土梁会出现浅黄色并产生缝网，若高性能混凝土中钢筋较多，由于其包裹能力较差，在高性能土梁中出现露筋问题的概率较大。

结语
综上可得，在高温环境下会对高性能混凝土建筑产生严重影响，并对不同高性能混凝土构件产生不同影响，造成的破坏也存在极大差异。

从业人员应不断深入研究高性能混凝土高温作业，并对高温环境影响下的高性能混凝土建筑物现场利用适宜手段进行分别检验与勘察，以判断其使用性能，以便后续修复，同时，这对今后能够更好优化高性能混凝土抗高温、抗爆裂能力具有重要意义。

参考文献?
[1] 王孔藩，许清风，刘挺林.火灾后混凝土结构损伤的鉴定和对策[J].施工技术，2005，（8）：9-11.?
[2] 计桂玢. 高强高性能混凝土耐高温性能与机理研究[D].北京建筑工程学院,2012.。