混凝土受高温后力学性能

混凝土受高温后力学性能

摘要：建筑材料高温下的性能直接关系到建筑物火灾危险性的大小以及火灾发生后火势扩大蔓延的速度研究材料在高温下的力学性能在建筑防火设计科学合理的选用建筑材料减少火灾损失当前对于材料的奥温性能的研究还需要完善进一步研究很有必要

关键词：混凝土受高温性能热损伤

一概述

混凝土材料，作为现代建筑物最主要的承重体系，关键部位的关键结构必须保证在火灾发生的一段时间内，有足够的承载力，以保证人员安全撤离的时间，同时给予消防部门，对火灾进行灭火和救援提供充足的时间。当发生火灾时，建筑物内部或着火位置温度上升较快，作为一个整体，形成不均匀的温度差，会导致整体的力学性能受损，作为建筑物的结构材料，不均匀的温度差会对其刚度、强度、稳定性等性能有较大影响。当建筑物结构材料达到下列状态之一时，即可以认为结构抗火失效：(1)隔热极限。通常认为，结构的背火面的平均温度达到140℃，或者局部最高温度达到180℃，并且由此引发相邻空间起火，导致火灾向他处蔓延，这种状态下，认为结构抗火失效。(2)阻火极限。如果在火灾发生时，结构内部有损伤，而存在较宽的裂缝或者蜂窝、空洞，并因此没有能力阻值火灾的蔓延和高温烟气的穿透，这种状态下，认为结构抗火失效。(3)承载能力极限。当火灾发生时，如果因为高温导致结构内部相关结构（例如：钢筋）的承载力不足，在使用荷载的作用下，产生了较大的变形、或者失稳等情况，这种状态下，认为结构抗火失效。作为建筑物主要材料的钢筋混凝土结构，虽然钢筋的导热性能良好，但是被混凝土包裹后，作为一个整体其导热性能不均匀，并且缓慢，同时由于承重结构的截面高度较大，火灾发生时，内部的温度上升较慢，强度维持时间久，但是如果持续受到火灾影响，会导致外层起保护作用的混凝土受热破损，钢筋裸露，由于钢筋的传热性能良好，导致内部主筋在高温的状态下，承载力降低（主要体现在抗拉强度上），而内部混凝土结构热传导性差，强度保持效果良好（主要体现在抗压强度上），所以整个结构的承载力变化复杂，会产生表面龟裂，混凝土逐层脱落、甚至发生穿孔和垮塌。1）、建筑材料的高温性能

力学性能：强化性能变形性能

非力学性能：燃烧性能发烟性能隔热性能毒性性能

2）、高温下材料性能根据材料的种类、作用和使用目的来确定侧重研究内容例如混凝土为无机材料不燃烧主要研究高温下的物理力学性质及隔热性能

二混凝土的高温力学性能

1混凝土的热学性能

随温度升高导热系数减少

混凝土在温度升高时材料的热容缓慢升高

热膨胀系数与混凝土的材料构件尺寸约束条件含水量等因素有关

温度升高时由于水分的蒸发和热膨胀质量密度减小

2 混凝土力学性能

抗压强度存在阀值温度300℃左右

粘结强度钢筋混凝土在界面的相互作用

抗拉强度温度超过600℃时材料的抗拉强度基本丧失

弹性模量随温度的升高而降低呈明显的塑性状态

三高温状态下的结构受力情况

建筑结构的材料一般采用钢筋混凝土结构，因为钢筋与混凝土在高温状态下的物理力学性能存在较大差异，因此如果要研究高温状态的钢筋混凝土结构承载力，就要对钢筋和混凝土两种材料进行分别研究，本文着重研究高温状态下，混凝土的材料性能变化。实验已经证明，在持续高温的情况下，钢筋和混凝土的力学性能都会发生较大变化。在持续的高温作用下，混凝土自身材料的性能会发生不同程度的改变，主要是由于混凝土的骨料类型不同、强度等级以及配合比等情况的不同而发生不同程度的恶化。比如：随着温度的上升，混凝土的体积会发生膨胀，强度下降较快（主要体现在抗拉强度），使结构发生局部破损，不同的骨料因为耐火极限不同，会出现不同的损坏，使得建筑物结构的混凝土保护层破损、脱落，使得钢筋裸露从而影响钢筋混凝土整体的力学性能。

四混凝土的热损伤

1）产生热损伤的原因：1、混凝土的组成材料的热膨胀不同由于胀缩不一致导致混凝土中产生很大的内应力

2、水泥石内部发生一系列物理化学变化使结构变得疏松

3、骨料内部的不均匀胀缩和热分解晶形转变导致骨料的强度降低2）热损伤的影响因素:混凝土的组成材料受热温度消防射水

参考文献

李凌志火灾后混凝土材料力学性能与温度、时间的关系同济大学2006

王峥混凝土高温后力学性能的试验研究大连理工2010

周立欣，袁广林，贾文亮，田露丹，张倩茜骨料类型对钢筋混凝土柱高温后力学性能影响研究2011