高温作用下混凝土耐久性劣化性能研究

2018-03-25李双营

城市建筑空间 2018年9期

李双营

（青海民族大学建筑工程学院，青海西宁 810007）

1 高温作用下研究混凝土性能的原因和必要性

现代建筑业的蓬勃发展不仅满足了人民群众对于房屋建筑数量和质量的要求，更满足了现代社会中生产和经营活动必要场所的规模扩张和数量增加的要求，但实际上正是伴随着建筑物的增多及施工过程中越来越多的个性化需求，使现代社会中的房屋建筑面临更大可能的火灾威胁，尤其体现在房屋建设质量不过关，以及所使用的施工材料无法满足火灾威胁时的质量需求，更加重要的在于其使用过程中所需要连接和敷设的线路及电缆会在不同程度上影响房屋建筑本身的混凝土构造，不仅会破坏混凝土主要性能和作用，更会破坏这其中形成的结构性和稳定性［1］。体现在现实社会中便是城市中大量违规建筑、棚户区的管理不够严谨以及对于火灾的防护意识不够，这些建筑类型在建设过程中往往会受制于必要的物质资金条件而忽略其质量安全管理中建筑物结构和消防通道安排等有关防护火灾的措施和方法，并不是说这些棚户区的建筑物就应该被社会完全取缔而不管其中的人民生活需求，值得注意的一点是，研究高温作用下混凝土的耐久性是为了能够获取更多更科学的方式改善建筑物建设过程中混凝土的抗高温程度，以此改善现代建筑物建设和使用过程中对高温环境的适应性，这是一项能够在一定程度上改善人民群众居住生活质量和环境的利好研究项目。目前对于火灾的防范已开始大面积使用到计算机技术进行火灾监测和防范工作，所需要测试的重点在于构成建筑物最基本的材料，即混凝土在火灾发生过程中所呈现的性能变化，现代社会中火灾对于建筑物的质量安全威胁程度更深，尤其是现代高层建筑的大面积扩张及建设结构复杂程度的提升，使高层建筑物在面对火灾等高温环境是所发生的危害更大。因此在这种现实因素的影响就需要加大力度进行高温环境下混凝土耐久性的性能分析和研究［2］。

2 高温作用下研究和分析混凝土性能的方法

我国在研究混凝土所能承受的高温环境程度的性能变化研究方法中较传统和常规的检验方式包括超声法和回弹法等，而在实际使用过程中所依赖的试验方法会主要利用常温条件下的变化曲线预测混凝土材料和结构可能会发生的性能变化，由于实验室条件的限制及高温环境难以创造，使得试验过程中使用这一方式的团队占研究团体中的大部分，但事实证明这种方式不仅在研究效率和研究质量上缺乏一定现实因素的结合，并且会在计算过程中展现十分麻烦和复杂的计算状态，不仅不利于整体研究时间和研究质量的把控，更缺乏实际研究成果的现实转化条件［3］。因此在此方法的使用基础上进行改善和更新主要体现在研究过程中应回归到混凝土材料本身物理力学特性的分析过程中，通过掌握其必要的力学原理和变化规律设计出更加合理和高效的试验研究方式与技术［4］。在研究过程中需明确所选择混凝土材料的热传导系数在实际高温环境中产生的力学性能变化特征，以此确定在此过程中能够保持的耐久性。实际上现代建筑中使用的混凝土材料所呈现的热传导系数很低，由于其组成和构成的材料大部分来自于砂浆等惰性传热材料，因此在对其热传导系数进行分析和确定的同时，也需从其他构件内容进行性能研究。在研究混凝土材料本身性能过程中可增加钢筋和混凝土结合成的构件进行耐久性和劣化性的性能研究，在此过程中钢筋受高温环境影响而产生的变化往往高于混凝土材料的变化程度，并且在研究成果中可发现，钢筋和混凝土材料结合后构件的抗高温系数与温度之间并非十分规律的线性关系，这表明在钢筋混凝土构件的温度影响分析过程中还应对构件的残余承载力进行分析，以此确定在高温作用下形成的混凝土材料耐久性，耐久性的性能分析并非仅包括在高温影响甚至煅烧情形下的形状和热传导系数的变化，更包括在此过程中还存在的对于其他部分构件的承载力变化，高层建筑中对于这种性能的要求更加突出，处于基础阶段的混凝土材料一旦在高温环境下发生承载力下降和其他方面的性能变化，会导致整个建筑物的结构稳定性受到大面积影响，这与地震时形成的结构稳定性破坏的性质类似但程度有所不同，在后期使用和维修过程中如果忽略这一要素会产生十分严重的影响。研究钢筋混凝土等构件的稳定性和耐久性的原因还在于所有的热传导过程影响的不仅是某个元素和单个材料，因此在承受热传导过程中高温带来威胁的过程中考验的也不仅是材料本身的抗热性能，还包括各种材料之间的协调与适应，只有充分考虑到各种材料下协同运作情况产生的力学特征和性能才能有效管控混凝土材料本身的性能变化。因此这部分的强调内容主要包括通过对混凝土材料热传导系数的确定和分析形成较为严谨的力学特征的基础性表达，并在过程中增加对于钢筋混凝土等构件内容的力学特征研究分析和特征确定，明确其材料在协同运作过程总呈现出的性能中的耐久性和劣化性等。

3 试验过程中应注重的方式和研究内容的侧重点

对于高温作用下混凝土的耐久性和劣化性的性能研究应从理论基础和必要性探讨到技术方法的研究过程中形成较为合理的研究方式，而具体研究仍然要落实到实际的试验过程中才能将理论部分充分展现到实际应用过程中，这也是在现实条件下应用其性能变化特征的必要研究阶段。试验过程中应注意事项包括在分析阶段形成的监测内容和其他有监测必要性的相关构件，这是提供给试验过程数据的必要环节和过程。实际监测内容依据混凝土等材料在高温环境下形成的分解过程、分解内容、水分构成情况变化和水泥凝胶体的变化等，由于高温环境中首先影响到的是混凝土材料中的水分蒸发情况，因此在进行数据监测过程中首先应记录煅烧后混凝土材料的水分变化情况及水分蒸发完全所需时间，值得注意的是水分的蒸发可能不会直接影响到其耐久性的变化，但从一定程度上会影响到混凝土材料的劣化性。因此对于此部分水分的蒸发程度研究不仅要考虑水分蒸发的变量变化，更要考虑作为混凝土中水泥材料和骨料受影响的情况。这种构成材料变量的影响值得研究，因此有必要将骨料所形成的变量作为试验分析过程中应重视的部分，以此形成相关方面的研究假设和变量影响关系之间的假设。在研究劣化性过程中需注意，这方面的试验探究主要在于结构中的抗裂化程度，即在研究过程中主要依赖的数据内容在于各种材料间的构成和协同运作，包括抗裂化程度、结构残余承载力、相关环境中的裂化程度、高温环境中相对客观的温度记录和变化情况，因此在遭遇高温环境状况时应在能够完成紧急救援的基础上进行数据信息的及时获取。