中国关于高温下混凝土性能研究的概述.doc

中国关于高温下混凝土的研究------概述 肖建庄，同济大学 建筑工程系，中国上海200092 - Gert K?nig,莱比锡大学 结构混凝土及建材研究所 德国莱比锡04109 2002年12月10日收稿；2003年4月28日收到修订稿；2003年7月23日发表。 摘要：根据对于中国在过去的20年里的实验研究的调查和审核，本文对于混凝土在高温下和高温后的力学性能进行了进一步的讨论和对比分析研究。主要讲述三方面的内容：首先是混凝土在高温下的基本力学性能，包括强度、弹性模量、峰值应变和泊松比。其次是高温对于钢筋屈服强度和弹性模量的影响；最后是高温对于混凝土和钢筋之间粘着力的影响。本概述总结了中国关于高温下混凝土力学性能研究的最先进的研究成果。 关键词：高温，火灾，混凝土，钢筋，力学性能，粘结力 1.前言 西方国家早在20世纪50年代就对混凝土由于暴露在高温下而造成的力学性能的减退进行了研究 [1,2]。而在中国直到20世纪60年代这种类型的研究才开始进行。通过对工业建筑和烟囱受高温影响的调查，编辑并出版了一项关于钢筋混凝结构在冶金工业建筑方面的耐热性的规范，这一规范阐述了在60℃到200℃范围内的许多设计方法和构造细则。在中国，公安部有四个消防研究机构。他们都致力于研究建筑的火灾反应和建筑材料的耐火性。然而他们却很少从事关于混凝土结构火灾的调查。仅在20世纪80年代后，包括同济大学、清华大学、西南交通大学和哈尔滨工业大学在内的几所中国大学，才开始研究钢筋混凝土结构在高温下和高温后的力学性能。通过大量的试验和分析，他们获得了显著的成就。虽然结果之间不可避免的会存在多差异，但是仍有很多共同点是值得去总结的。作者认为关于中国钢筋混凝土防火测试数据库现在已经相当充足，因此是时候与全世界的研究人员共同审查与分享它们了。 *相关作者联系电话：+86-21传真：+86-21 邮箱地址：jzx@mail.tongji.edu.cn（J.肖）。 0379-7112 / $ - 对前面的问题?2003 Elsevier公司保留所有权利。 编号：10.1016/S0379-7112（03）00093-6 术语 a,b 钢筋类型的相关参数 分别代表混凝土在高温和室温下的弹性模量 分别代表钢筋在高温和室温下的弹性模量 分别代表混凝土在高温和室温下的强度 分别代表在高温和室温下混凝土立方体抗压强度 分别代表在高温和室温下混凝土的抗压强度 分别代表在高温和室温下混凝土的抗拉强度 分别代表在高温和室温下钢筋的屈服强度 分别代表在高温和室温下的名义屈服强度 温度在（℃） 分别代表在高温和室温下混凝土的峰值应变 分别代表应力和应变 分别代表在高温和室温下的粘结强度 分别代表在高温和室温下的最终粘结应力 2.混凝土的力学性能 2.1 试验程序 到现在为止，在中国仍然没有关于混凝土在火灾下的试验的规范，因此研究者对于不同的试样采用不同的试验方法来测试。一般来说，在中国有两大主要系列的试验正在开展。一种是在高温下的无应力测试，另一种是在高温后无应力作用下的残余性能测试。对于高温下的试验，试样在无预载的情况下加热，然后在预定的温度下加载，而高温后试验，是经过加热冷却后在室温的情况下加荷载。用天然气，电力等的规则模拟温度对应曝光时间的升降曲线往往大致符合规范ISO834。 表1 关于高温下混凝土力学性能的试验研究 混凝土的力学性能包括抗压强度、抗拉强度、泊松比及其本构关系等。其中最基本的一项是抗压强度。对中国近年进行的混凝土力学性能试验进行了总结并列于表1。从表1中可以看出，在中国对等级从C25–C85的混凝土，即由普通强度混凝土(NSC)到高强度混凝土(HSC)和高性能混凝土(HPC)，都进行了高温下的测试。 2.2 混凝土的强度 表1同时证明，在中国已经进行了大量的关于混凝土在高温下和高温后强度的实验研究。但是，由于混凝土等级、骨料类型、配合比、养护条件、加热参数以及冷却机制的不同，实验结果也就存在许多差异。本文中，作者试图用一个图来比较和分析表格中的主要的实验结果。 图1 高温下混凝抗压的强度 图1中描绘了关于混凝土轴向抗压强度和温度的典型关系。从图1可以看出随着温度从室温变化到400℃，混凝土的抗压强度先是略微的下降，然后再上升一点。通常情况下，可以认为它是一个常数。当温度达到400℃以上时，抗压强度开始显著下降。800℃时，下降到不足室温