不同温度、冷却对混凝土抗压性能影响

马映昌 张明虎

（宁夏大学土木与水利工程学院 宁夏银川 750001）

引言

我国经济的快速发展和建筑业的大力推进，建筑物的高度和密度呈现快速增长趋势。目前，影响建筑物的诸多灾害中，火灾已成为发生概率最大，造成损失最严重的一种灾害[1]。火灾的发生，对建筑物的柱、墙体等产生不同的损伤，导致结构的抗压承载力能严重下降。因此，对混凝土经高温后的抗压性能研究有着十分必要的意义。我国有着大量的沙漠资源，随着混凝土需求量的增多，中砂资源的短缺，如果将粉煤灰和沙漠砂应用于混凝土中，不仅能解决了中砂资源的短缺，还降低了对环境的破坏和混凝土的成本。

1 温度等级的影响

1.1 普通混凝土抗压性能

混凝土的主要成分是CaCO3、C-S-H、CH等，在火灾等其他高温作用后，其内部发生复杂的物理、化学变化，导致混凝土结构的破坏。因此在高温作用下混凝土的力学性能国内外学者做了大量的研究。侯高峰、韦军[2]的采用温度为 150℃、250℃、350℃、450℃、550℃、650℃，对 C20混凝土进行抗压实验，得出随着温度的升高混凝土的抗压强度呈下降趋势。宋百姓、柯国军[3]的实验指出，室温到200℃以内时，混凝土抗压强度几乎没什么损失，当温度为300℃时，混凝土强度下降的比较严重，600℃以后强度呈现剧烈下降趋势。时旭东、过镇海[4]的试验可以得出，在300℃以内，混凝土的抗压强度与室温的抗压强度相比呈现上下波动，当温度大于300℃后，抗压强度近于线性下降，当900℃时抗压强度已不足于常温下的10%。

1.2 沙漠砂混凝土的抗压性能

沙漠砂与普通的中砂相比有着相似的化学成分，颗粒较中砂细，使混凝土内部填充密实，因此，对沙漠砂应用于混凝土中后的力学性能国内外学者进行了大量研究[5-6]，得出比较一致性的结论：随着沙漠砂掺量的增加，混凝土的抗压强度逐渐增高，当沙漠砂的替代率为30%时，混凝土的强度最高。由于沙漠砂混凝土结构在高温下比常温下性能要复杂的多，其力学性能随着温度的改变而发生改变，因此沙漠砂混凝土在高温作用下的力学行的学者们也进行了大量的研究[7-8]，采用温度等级为100℃、200℃、300℃、400℃、500℃、600℃、700℃、800℃、900℃，在 100℃时，沙漠砂混凝土的抗压性能较室温下有所提高，在300后，混凝土的抗压强度随着温度的升高而降低。

2 冷却方式的影响

2.1 普通混凝土

高温下的混凝土进行浇水冷却后，其抗压强度较自然冷却后的抗压强度有所不同，国内外学者进行了大量研究得出：在500℃以内，自然冷却后的抗压强度稍高于浇水冷却，因为混凝土受到高温后遇水骤然冷却，导致混凝土试件内外温度极其不均匀，从而使混凝土内部结构损伤产生大量的裂缝。500℃以上时，没有形成统一的观点，浇水冷却后混凝土的抗压强度高于自然冷却是因为浇水后水泥颗粒继续水化，残余强度在短期里有较快的增长，而室温冷却时残余强度增长的缓慢。其中阎慧群[9]对混凝土通过 100℃、300℃、500℃、600℃、700℃高温后，采用自然冷却与浇水冷却两种方式进行抗压试验得出：浇水使得抗压性能严重劣化。

2.2 沙漠砂混凝土

针对掺沙漠砂后混凝土在高温冷却的性能学者做了到了研究[7-8]：因为浇水冷却促使水泥的再次水化，使得强度在500℃以内时，浇水后混凝土的强度高于没浇水的；当温度超过500℃后，由于高温混凝土遇水骤然冷却，混凝土内外温度极其不均匀，导致形成大量裂缝，抗压强度降低。

3 结语

通过对沙漠砂混凝土与普通混凝土的抗压性能的分析：①在室温下，沙漠砂的掺入可以提高混凝土的抗压性能，当沙漠砂的替代率为30%时，混凝土的强度达到最大；②在高温下，随着温度的升高，混凝土抗压性能一般呈下降趋势，不同的冷却方式对混凝土的抗压性能影响较大，在200℃以内时，沙漠砂的掺入使得混凝土的抗压性能较普通混凝土有所提高，该研究可为沙漠砂应用于实际的工程中提供理论依据。

[1]李敏.高强混凝土受火损伤及其综合评价研究[D].东南大学，2005.

[2]侯高峰，韦军.高温后不同强度等级混凝土力学性能的试验研究[J].工程质量，2010，28（03）：68～70.

[3]宋百姓，柯国军，杨卉.高温作用后混凝土的性能研究进展[J].工程质量，2012，30（04）：35～39.

[4]时旭东，过镇海.高温下钢筋混凝土连续梁的受力性能试验研究[J].土木工程学报，1997（04）：26～34.

[5]刘海峰，付杰，马菊荣，杨维武，陈云龙.沙漠砂高强混凝土力学性能研究[J].混凝土与水泥制品，2015（02）：21～24+28.

[6]杨维武，陈云龙，刘海峰，马菊荣，韩 莉，宋建夏.沙漠砂高强混凝土力学性能研究[J].混凝土，2014（11）：100～102.

[7]吕剑波，刘宁，刘海峰.高温后沙漠砂混凝土抗压强度研究[J].混凝土，2017（07）：129～133.

[8]田帅，刘海峰，宋建夏.高温后高强沙漠砂混凝土力学性能研究[J].广西大学学报（自然科学版），2015，40（01）：112～120.

[9]阎慧群.高温（火灾）作用后混凝土材料力学性能研究[D].四川大学，2004.