馬映昌 張明虎

（寧夏大學(xué)土木與水利工程學(xué)院 寧夏銀川 750001）

引言

我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和建筑業(yè)的大力推進(jìn)，建筑物的高度和密度呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)趨勢(shì)。目前，影響建筑物的諸多災(zāi)害中，火災(zāi)已成為發(fā)生概率最大，造成損失最嚴(yán)重的一種災(zāi)害[1]?；馂?zāi)的發(fā)生，對(duì)建筑物的柱、墻體等產(chǎn)生不同的損傷，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的抗壓承載力能?chē)?yán)重下降。因此，對(duì)混凝土經(jīng)高溫后的抗壓性能研究有著十分必要的意義。我國(guó)有著大量的沙漠資源，隨著混凝土需求量的增多，中砂資源的短缺，如果將粉煤灰和沙漠砂應(yīng)用于混凝土中，不僅能解決了中砂資源的短缺，還降低了對(duì)環(huán)境的破壞和混凝土的成本。

1 溫度等級(jí)的影響

1.1 普通混凝土抗壓性能

混凝土的主要成分是CaCO3、C-S-H、CH等，在火災(zāi)等其他高溫作用后，其內(nèi)部發(fā)生復(fù)雜的物理、化學(xué)變化，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)的破壞。因此在高溫作用下混凝土的力學(xué)性能?chē)?guó)內(nèi)外學(xué)者做了大量的研究。侯高峰、韋軍[2]的采用溫度為 150℃、250℃、350℃、450℃、550℃、650℃，對(duì) C20混凝土進(jìn)行抗壓實(shí)驗(yàn)，得出隨著溫度的升高混凝土的抗壓強(qiáng)度呈下降趨勢(shì)。宋百姓、柯國(guó)軍[3]的實(shí)驗(yàn)指出，室溫到200℃以?xún)?nèi)時(shí)，混凝土抗壓強(qiáng)度幾乎沒(méi)什么損失，當(dāng)溫度為300℃時(shí)，混凝土強(qiáng)度下降的比較嚴(yán)重，600℃以后強(qiáng)度呈現(xiàn)劇烈下降趨勢(shì)。時(shí)旭東、過(guò)鎮(zhèn)海[4]的試驗(yàn)可以得出，在300℃以?xún)?nèi)，混凝土的抗壓強(qiáng)度與室溫的抗壓強(qiáng)度相比呈現(xiàn)上下波動(dòng)，當(dāng)溫度大于300℃后，抗壓強(qiáng)度近于線(xiàn)性下降，當(dāng)900℃時(shí)抗壓強(qiáng)度已不足于常溫下的10%。

1.2 沙漠砂混凝土的抗壓性能

沙漠砂與普通的中砂相比有著相似的化學(xué)成分，顆粒較中砂細(xì)，使混凝土內(nèi)部填充密實(shí)，因此，對(duì)沙漠砂應(yīng)用于混凝土中后的力學(xué)性能?chē)?guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量研究[5-6]，得出比較一致性的結(jié)論：隨著沙漠砂摻量的增加，混凝土的抗壓強(qiáng)度逐漸增高，當(dāng)沙漠砂的替代率為30%時(shí)，混凝土的強(qiáng)度最高。由于沙漠砂混凝土結(jié)構(gòu)在高溫下比常溫下性能要復(fù)雜的多，其力學(xué)性能隨著溫度的改變而發(fā)生改變，因此沙漠砂混凝土在高溫作用下的力學(xué)行的學(xué)者們也進(jìn)行了大量的研究[7-8]，采用溫度等級(jí)為100℃、200℃、300℃、400℃、500℃、600℃、700℃、800℃、900℃，在 100℃時(shí)，沙漠砂混凝土的抗壓性能較室溫下有所提高，在300后，混凝土的抗壓強(qiáng)度隨著溫度的升高而降低。

2 冷卻方式的影響

2.1 普通混凝土

高溫下的混凝土進(jìn)行澆水冷卻后，其抗壓強(qiáng)度較自然冷卻后的抗壓強(qiáng)度有所不同，國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量研究得出：在500℃以?xún)?nèi)，自然冷卻后的抗壓強(qiáng)度稍高于澆水冷卻，因?yàn)榛炷潦艿礁邷睾笥鏊E然冷卻，導(dǎo)致混凝土試件內(nèi)外溫度極其不均勻，從而使混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)損傷產(chǎn)生大量的裂縫。500℃以上時(shí)，沒(méi)有形成統(tǒng)一的觀(guān)點(diǎn)，澆水冷卻后混凝土的抗壓強(qiáng)度高于自然冷卻是因?yàn)闈菜笏囝w粒繼續(xù)水化，殘余強(qiáng)度在短期里有較快的增長(zhǎng)，而室溫冷卻時(shí)殘余強(qiáng)度增長(zhǎng)的緩慢。其中閻慧群[9]對(duì)混凝土通過(guò) 100℃、300℃、500℃、600℃、700℃高溫后，采用自然冷卻與澆水冷卻兩種方式進(jìn)行抗壓試驗(yàn)得出：澆水使得抗壓性能?chē)?yán)重劣化。

2.2 沙漠砂混凝土

針對(duì)摻沙漠砂后混凝土在高溫冷卻的性能學(xué)者做了到了研究[7-8]：因?yàn)闈菜鋮s促使水泥的再次水化，使得強(qiáng)度在500℃以?xún)?nèi)時(shí)，澆水后混凝土的強(qiáng)度高于沒(méi)澆水的；當(dāng)溫度超過(guò)500℃后，由于高溫混凝土遇水驟然冷卻，混凝土內(nèi)外溫度極其不均勻，導(dǎo)致形成大量裂縫，抗壓強(qiáng)度降低。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)沙漠砂混凝土與普通混凝土的抗壓性能的分析：①在室溫下，沙漠砂的摻入可以提高混凝土的抗壓性能，當(dāng)沙漠砂的替代率為30%時(shí)，混凝土的強(qiáng)度達(dá)到最大；②在高溫下，隨著溫度的升高，混凝土抗壓性能一般呈下降趨勢(shì)，不同的冷卻方式對(duì)混凝土的抗壓性能影響較大，在200℃以?xún)?nèi)時(shí)，沙漠砂的摻入使得混凝土的抗壓性能較普通混凝土有所提高，該研究可為沙漠砂應(yīng)用于實(shí)際的工程中提供理論依據(jù)。

[1]李敏.高強(qiáng)混凝土受火損傷及其綜合評(píng)價(jià)研究[D].東南大學(xué)，2005.

[2]侯高峰，韋軍.高溫后不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土力學(xué)性能的試驗(yàn)研究[J].工程質(zhì)量，2010，28（03）：68～70.

[3]宋百姓，柯國(guó)軍，楊卉.高溫作用后混凝土的性能研究進(jìn)展[J].工程質(zhì)量，2012，30（04）：35～39.

[4]時(shí)旭東，過(guò)鎮(zhèn)海.高溫下鋼筋混凝土連續(xù)梁的受力性能試驗(yàn)研究[J].土木工程學(xué)報(bào)，1997（04）：26～34.

[5]劉海峰，付杰，馬菊榮，楊維武，陳云龍.沙漠砂高強(qiáng)混凝土力學(xué)性能研究[J].混凝土與水泥制品，2015（02）：21～24+28.

[6]楊維武，陳云龍，劉海峰，馬菊榮，韓 莉，宋建夏.沙漠砂高強(qiáng)混凝土力學(xué)性能研究[J].混凝土，2014（11）：100～102.

[7]呂劍波，劉寧，劉海峰.高溫后沙漠砂混凝土抗壓強(qiáng)度研究[J].混凝土，2017（07）：129～133.

[8]田帥，劉海峰，宋建夏.高溫后高強(qiáng)沙漠砂混凝土力學(xué)性能研究[J].廣西大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2015，40（01）：112～120.

[9]閻慧群.高溫（火災(zāi)）作用后混凝土材料力學(xué)性能研究[D].四川大學(xué)，2004.