探究高性能水泥基灌浆料高温后抗压强度退化规律

王炳人 李琳

摘要：高性能水泥基灌浆料经过高温后，其抗压强度会退化，因此，研究高性能水泥基灌浆料高温后抗压强度退化规律具有很强的现实意义。当前很多建筑工程都会使用到高性能水泥基灌浆料，而水泥基灌浆料在高温的条件下其抗压强度会退化，因此会影响到建筑物的安全，特别是当火灾发生的时候，对建筑物稳定性的影响十分明显。基于这个原因，本文主要研究了高性能水泥基灌浆料经过高温后，其抗压强度的退化规律，通过实验的方式对其进行探索，希望能够对建筑物安全性评估提供一些帮助。

关键词：高性能水泥基灌浆料；高温；抗压强度退化

中图分类号：TV42文献标识码： A

高性能水泥基灌浆料以其超强、大流动度、无收缩以及施工方便等优点，在当前很多的建筑工程项目中得到广泛的使用，高性能水泥基灌浆料主要作用是对建筑物的结构进行加固。随着高性能水泥基灌浆料使用逐渐广泛，国内外很多专家学者都对其进行了研究，研究的重点很多都集中在高性能水泥基灌浆料的抗压强度上面。由于高性能水泥基灌浆料在高温条件下，其抗压强度会出现退化，对其规律进行探究，可以为高性能水泥基灌浆料合格标准的制定提供帮助。

一、高性能水泥基灌浆料高温试验概况

（一）高性能水泥基灌浆料抗压强度退化规律试验准备

实施高性能水泥基灌浆料的高温抗压强度退化规律试验，试验关键在于对高性能水泥基灌浆料进行加热，本文所分析的试验项目，其加热设备采用的是中国矿业大学研发的GWD—05型专用高温加热炉。该加热炉的优势在于可以实时的对炉内温度进行测量，方便试验温度的调节，而且还能通过控制仪对炉内温度进行自动控制。

首先，对高温加热炉进行升温，升温速度约为每分钟10℃。经过一段时间的升温，当炉内温度达到试验要求后，将其保持90分钟。然后取出高性能水泥基灌浆料试块，对其进行冷却，冷却方式通常为自然冷却或喷水冷却，冷却标准为常温状态。将冷却后的高性能水泥基灌浆料试块分别放置1、3、7、14、28、56天，然后进行加载试验。

本文分析的试验项目，其加载试验设备采用的是WE—1000A型液压式压力试验机。加载速度控制在每秒3—5kN。

（二）高性能水泥基灌浆料抗压强度退化规律试验现象

高性能水泥基灌浆料高温抗压强度试验，关键在于对试块进行加热。首先，将高性能水泥基灌浆料试块分别由室温加热到150、300、450、600℃，然后对其进行冷却。加热后的高性能水泥基灌浆料试块经过冷却后，其表面颜色会发生一系列变化。随着时间的推移，高性能水泥基灌浆料试块颜色逐渐由砖红色、暗红色变为灰白色。无论是自然冷却还是喷水冷却，试块的颜色都会产生上述变化，区别仅仅在于喷水冷却后的试块，其表面颜色略微泛白。

在试块裂纹方面，当加热温度在150℃以下时，高性能水泥基灌浆料试块表面几乎没有产生裂纹；当加热温度达到300℃时，试块表面会出现裂纹，但是裂纹较少而且十分细小；当加热温度达到450甚至600℃的时候，试块表面的裂纹会逐渐地增多，而且裂纹的宽度也在增加，关键是，裂纹呈现出逐渐连通的趋势。

经过以上分析，可以得出这样一个结论：随着加热温度的逐渐升高，高性能水泥基灌浆料试块的裂纹也逐渐增多且变宽。除此之外，掺水率也会对试块裂纹产生影响。当掺水率为12%时，试块裂纹较少，而当掺水率为14%、16%时，试块裂纹则呈现增多的趋势。

高温除了会使高性能水泥基灌浆料试块产生裂纹，还会对其质量造成影响。随着加热温度的逐渐升高，高性能水泥基灌浆料试块的质量损失状况也越来越严重。特别是当加热温度达到600℃时，试块的质量会明显变轻。而且试块表面呈疏松状。

二、高性能水泥基灌浆料高温试验结果

（一）掺水率对试块的影响

在自然冷却条件下，掺水率为14%、16%的灌浆料试块的抗压强度与掺水率为12%的灌浆料相比，抗压强度最大差值均出现在450℃，分别相差16、2、23、6MPa；在喷水冷却条件下，掺水率为14%的试块抗压强度与掺水率为12%的试块相比最大差值出现在450℃时，相差19.4MPa，掺水率为16%的试块抗压强度与掺水率为12%的试块相比最大差值出现在600℃时，相差23.3MPa，导致这种现象的原因是：掺水率为12%的灌浆料试块在受火温度高于300℃时产生的裂缝较掺水率为14%/16%的试块少,因此在受火温度超过300s℃时，其抗压强度要远高于后两者的抗压强度。

（二）温度对试块的影响

水泥基灌浆料在掺水率为12%的条件下，其抗压强度与受火温度的关系如下：

随着温度的升高，经历不同冷却方式灌浆料抗压强度的总体变化趋势是下降的。在自然冷却条件下，当温度由150℃升高到450℃时，其抗压强度下降较缓慢；在喷水冷却条件下，温度从常温升至450℃时，其抗压强度均出现先降低后有一定恢复的趋势。总体来看：在两种冷却方式下，当受火温度超过450℃时，由于水泥水化产物的严重破坏，灌浆料抗压强度下降较明显。

（三）静置对试块的影响

对于自然冷却的试块，受火温度≤450℃时，其抗压强度在静置前期波动比较明显，受火温度＝4150、300、450℃时，都在静置3—7天内出现抗压强度的最小值，该最小值在以上3种受火温度下分别为 常 温 下 试 块 抗 压 强 度 的81.7%、77.1%、69.5%。在达到最低点后，其抗压强度开始缓慢回升，以后渐趋平稳。在静置5—6天时，其抗压强度分别为常温试块的86.0%、86.9%、85.4%、。)当受火温度=600℃时，其抗压强度随静置时间的增加波动不大，在静置5—6天时，试块抗压强度为常温试块的41.1%。这是因为当600℃时，材料破坏严重，自然冷却条件下试块强度严重降低且很难恢复，所以试块抗压强度随静置时间的增加而持续下降。

（四）冷却对试块的影响

在静置时间相同的条件下，当受火温度不太高时（不大于300℃），喷水冷却对试块强度的恢复作用有限；在受火温度较高（不小于450℃）时，随受火温度的升高，喷水冷却对试块的强度恢复作用较明显。产生这种情况的原因是：当受火温度不太高时，高性能水泥基灌浆料的水泥水化产物损伤较轻，但喷水冷却造成温度骤降，由此造成其内部结构进一步损伤，而喷水冷却中水分的参与对受火后灌浆料的强度恢复影响不大。随着受火温度的升高，高性能水泥基灌浆料

的水泥水化产物破坏更加严重，与自然冷却相比，在喷水冷却条件下，水分的参与可使生成的Ca（OH）2和空气中的CO2作用生成CaCO3，强度恢复较明显，导致在经历较高温度后喷水冷却灌浆料的强度超过了自然冷却灌浆料的强度。

结束语：

综上所述，在自然冷却与喷水冷却条件下，掺水率为12%的水泥基灌浆料受火后的抗压强度明显高于掺水率为14%和16%的水泥基灌浆料。水泥基灌浆料受高温或火灾作用后，其立方体抗压强度随温度的升高总体呈下降趋势。受火灾作用后水泥基灌浆料抗压强度在前期波动比较大，随着时间的推移逐渐趋于稳定。在静置时间相同的条件下，当受火温度不太高时，喷水冷却对试块强度的恢复作用有限；在受火温度较高时，随受火温度的升高，喷水冷却对试块的强度恢复作用较明显。

参考文献：

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