混凝土破坏原理-作业

图 2 混凝土的变形模量与高温温度的关系曲线
随着温度的升高(<100 ℃ )， 强度先降低，然后在100-300 ℃又有所增长（拮抗效应所 致）。而在300 ℃以后出现 了严重下降.
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
高温作用下混凝土的弹性模 量随温度呈持续衰减的趋势， T≥300℃后，混凝土的弹性 模量显著衰减。
Part Ⅰ高温后的宏观与微观变化
Part Ⅰ高温后的宏观与微观变化
2、物理化学变化———水泥石
水泥石的TG-DTA 曲线
不同温度下，水泥石的XRD
由 TG-DTA 曲线可知，水泥石在 100℃和 450℃左右有明显的吸热 峰。由 XRD图谱知，在温度升高在 400℃以后，CH量减小的最为明显， 同时发现在800℃以后，随着温度升高，有结晶良好β-硅灰石生成，这 是CSH分解所致。
c fcu vb Rc c （式中fcu -试件抗压强度换算值，MPa）
超声速度主要反映材料的弹性性质，同时，由 于它穿过材料，因而也反映材料内部结构的某些信 息。回弹法反映了材料的弹性性质，同时在一定程 度上也反映了材料的塑性性质，但它只能确切反映 混凝土表层 ( 约 3cm) 的状态。因此超声与回弹值的 综合，既能反映混凝土的弹性，又能反映混凝土的 塑性;既能反映表层的状态，又能反映内部的构造， 自然能较准确地反映混凝土的强度。
Part Ⅱ高温作用后性能的测试方法
4、红外热像法
红外热像技术是利用目标与周围环境之间由于 温度与发射率的差异所产生的热对比度不同，而把 红外辐射能量密度分布图显示出来，成为“热像 图”。如果试样内部有缺陷 ( 如裂纹、脱粘等)存在， 则均匀热流就会被缺陷阻挡，经过时间延迟就会在 缺陷部位发生热量堆积，在其表面产生过热点，也 就是热斑，表现为温度异常。用红外热像仪扫描试 样表面，测量试样表面温度分布情况，当探测到过 热点就可以断定出现过热点的部位存在缺陷。使用 这种方法可以探测固体材料中的裂纹、空洞、夹杂、 脱粘等缺陷。
超声回弹测试仪
Part Ⅱ高温作用后性能的测试方法
2、抗压残余强度
该方法根据实际试验的需要选择
两种以上升温机制，然后将各组待测
试块在高温炉中加热到预定温度，冷 却一定时间后用压力机对高温后的试 块进行强度测试。将测试值列表，最 后在根据测试结果探索残余抗压强度
统计模型。
不同温度下的残余抗压强度
Part Ⅱ高温作用后性能的测试方法
Part Ⅰ高温后的宏观与微观变化
3、微观结构变化
受 热 温 度 为 100200℃ 时，主要是混凝 土内毛细水和凝胶水的 蒸发，形成孔隙，整体 结构与常温时变化不大， 混凝土的干燥强度提高， 故其强度变化不大。
不同温度下C70混凝土的SEM照片
受热温度为300℃时（图(b)），除毛细水 、凝胶水的蒸发外，还伴随有结晶 水的失去，水泥石结构孔隙率变大，水化产物不密实，水化产物出现了轻微的分 层，水泥石内部的孔洞内壁附有少量水化产物，且出现少量微细裂纹，但骨料结 构未发生变化。
1、性能变化
图3
加热至不同温度并降至常温后混凝 土的应力应变关系曲线
图4
不同温度对不同品种混凝土强度的 影响
经高温损伤后 ,混凝土强度 下降、 混凝土峰值应变成 倍增大、 弹性模量急剧下 降。
同一温度下，不同种混凝土 的残余抗压强度所有不同， 钢钎混凝土强度下降最少， 而轻集料混凝土最大。
Part Ⅰ高温后的宏观与微观变化
3、受火后养护恢复试验
有人提出对受 火后的混凝土在水 中养护一定时间， 测量强度值以及采 用快速氯离子渗透 试验来研究混凝土 的抗渗性能的损伤。 试验证明混凝土在 受火后的裂缝增量 是巨大的，而且基 本上不能恢复到以 前的水平。
氯离子渗透率快速测定仪
高温对氯离子电通量的影响 升降温后 C80混凝土抗压强度与升降温后水中养 护的混凝土抗压强度比较
Part Ⅰ高温后的宏观与微观变化
3、微观结构变化
受 热 度 为 400℃ 时 （图(c)），原来互相胶 结在一起的连续相因结 构水的失去而变成了各 自独立的大块分散相， 且水化产物内部出现裂 纹，但裂纹间没有贯通， 表现为宏观力学性能降 不同温度下C70混凝土的SEM照片 低幅度不大 , 破坏时仍 然是水泥石和集料破坏。 受热温度为 500℃后 (图 (d ))，较多的CH相发生分解，结构水脱水，混凝土内 已不存在连续的或大块的水化产物凝胶体，代之是尺寸更小的分散相颗粒，骨料表 面亦出现大量互相贯通的微裂纹，混凝土整体结构已变酥，骨料与水泥石之间出现 较大的贯通裂缝，破坏时主要是沿界面和水泥石破坏，故其宏观力学性能下降较多。
粗骨料的变形差逐步增大，界面裂缝不断开展延伸； T>500℃以后，水泥中 未水化的颗粒和骨料中的石英成分晶体化，伴随着巨大的膨胀，初生的不连 贯裂缝迅速扩展并连接起来,形成贯通裂缝，强度随温度的升高而急剧下降。
Part Ⅱ 高温作用后性能的测试方法
1、超声一回弹综合法
超声回弹综合法是指采用低频超声波检测仪和 标准动能为2.207J的回弹仪,在结构或构件混凝土上 同一测区分别测量声时t及回弹值R。计算出声速值 v后,采用幂函数形式拟合曲线,推得混凝土强度值。
Part Ⅰ高温后的宏观与微观变化
2、物理化学变化———AFm
AFm400 ℃的XRD
AFm 的TG-DTA 图谱
低硫型水化硫铝酸钙（AFm）在300～480℃左右脱水生成 “无水AFm” 。 大于480℃时，C3A· CaSO4受热分解，分解的产物为C12A7、 CaO、 CaSO4，进 一步升温, 在1000℃左右, 将会生成C4A3S，同时还有CaO、 CaSO4 存在。
Part Ⅰ高温后的宏观与微观变化
4、小结
混凝土在受高温作用时，水泥及其水化产物、骨料等发生一系列的物理 和化学变化。 T=室温~ 100℃混凝土内部自由水蒸发，试件内部形成孔隙和裂缝，混 凝土抗压强度降低； 100~300℃由于水蒸气蒸发促进熟料逐步水化，使其抗 压强度增加，并且这种作用称作拮抗效应；T>400℃后 ,混凝土强度急剧下降， 这是因为在此温度以后时，许多水化产物开始发生了化学变化，水泥胶体与
红外热像仪
Part Ⅱ高温作用后性能的测试方法
5、总结
混凝土高温作用后的测试手段还有许多，如用热分析技术研究混凝土受热
过程中动态的物理化学过程，XRD分析混凝土不同温度下的物相、以及SEM分
析混凝土受高温后其微观结构的变化。这里只是简要介绍了混凝土受高温作用 后一些宏观性能的测试方法。了解和掌握这些宏观和微观的测试方法，对于我 们认识混凝土在高温下发生的物理化学作用、微观结构以及宏观性能的变化都 会有所帮助。
THANKS！
Part Ⅰ高温后的宏观与微观变化
2、物理化学变化———C3AH6
C3AH6 的TG-DTA 曲线
C3AH6 的脱水相XRD
在300℃左右水化铝酸钙（C3AH6）的脱水相按下式进行： 7C3AH6 → C12A7H+9CH+32H2O 。是在 400℃、 600℃、 900℃下煅烧的产物 XRD 图谱, 从图中可见: 600℃、 900℃的样品有完整的C12A7 衍射峰, CaO 的衍射峰也很明显; 400℃中除Ca(OH)2 的衍射峰外, 其它峰均与 C12A7 的衍射峰相吻合, 看来C12A7H 在结构上与C12A7 极为一致。
混凝土——— 高温破坏
演讲人： 向丛阳 学号： 班级：
May, 2013
内容
高温后的宏观与微观变化
• 性能变化 • 物理和化学变化 • 结构变化
高温后性能的测试方法
• 超声回弹法 • 抗压残余强度 • 受火后养护恢复试验 • 红外热像法
Part Ⅰ高温后的宏观与微观变化
1、性能变化
图1 混凝土的强度温度关系曲线
2、物理化学变化———CSH
水化硅酸钙TG-DTA 图谱
不同温度煅烧的CSH 脱水相XRD 图谱
CSH 在 200℃时开始脱水，在 400℃时 , CSH 的大部分水已脱去。 300℃下的脱水相仍可辨别出3.03Å 的CSH 的特征峰; 400～ 700 ℃脱水相 图谱中 3.03Å 衍射峰已消失, 说明CSH 结构完全解体, 结构呈无定形状态; 800 ℃和 850℃时, 脱水相中已有 β-CS 结晶体析出。