高温作用后混凝土结构力学性能及耐久性能研究

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1、分类号UDC博士学位论文密级高温作用后混凝土结构力学性能及耐久性能研究StudyonMechanicalPropertiesandDurabilityofConcreteStructureafterExposuretoHighTemperature作者姓名：学科专业：学院(系、所)：指导教师：资伟结构工程土木工程学院余志武教授论文答辩日期2Q!至：!互F答辩委员会主席中南大学2012年l2月11原创性声明IIllllllLIIItllllIIIIIIIIIIIY2425878本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究

2、成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：』4日期：一年卫月丑日学位论文版权使用授权书本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中

3、国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。作者签名：诬导师签名钮日期：盈盟二年上月上日摘要本文以经历不同受热温度和受热时间的混凝土试块和梁为研究对象，采用理论分析和实验研究相结合的方法，对混凝土试块和梁的力学性能以及耐久性能进行了分析与探讨，主要内容包括：(1)完成了33组高温后混凝土试块的剩余抗压强度试验，并测定了不同受热温度和受热时间后混凝土的烧失率，系统研究了高温后混凝土剩余抗压强度与受热温度、受热时间的耦合关系以及高温后混凝土的质量变化规律，分别提出了基于受热温度、受热时间和基于烧失率的混凝土剩余抗压强度计算公式；修正了

4、现有检测混凝土强度的超声法、回弹法和超声回弹综合法，得到了能应用于火灾后混凝土强度检测的强度回归公式。(2)完成了高温后混凝土耐久性能试验，主要包括碳化试验和氯离子侵蚀试验两部分。碳化试验完成了33组高温后混凝土烧损层深度的测定和快速碳化试验，研究了烧损层深度与受热温度和受热时间之间的关系，提出了混凝土剩余抗压强度与烧损深度之间函数关系，对比常温下混凝土试块碳化深度，得到了高温后混凝土碳化高温影响系数虼与受热温度和受热时间的计算公式。氯离子侵蚀试验完成了33组高温后混凝土RCM试验，测定了混凝土在规定电压和通电时间后氯离子渗透深度，并推导出高温

5、后混凝土氯离子扩散系数，对比常温下混凝土试块氯离子扩散系数，提出了高温后混凝土氯离子扩散高温影响系数《与受热温度和受热时间的计算公式。(3)完成了lO根经历不同受热温度、受热时间的钢筋混凝土梁的抗弯承载力试验，探讨了高温后钢筋混凝土梁的受弯破坏机理和裂缝扩展形态等试验规律。在热传导理论基础上，简化了钢筋混凝土梁内部温度场的计算过程，提出了一种高温后钢筋混凝土梁剩余抗弯承载力的简化计算方法。基于混凝土梁抗弯承载力试验结果，提出了小火、中火和大火三级火灾分类标准，分析了不同大小火灾对混凝土抗压强度、碳化高温影响系数雕。和氯离子扩散高温影响系数联，的

6、影响，并给出了不同大小火灾后混凝土结构加固的维修建议。(4)完成了11根高温后钢筋混凝土梁通电快速锈蚀后的抗弯承载力试验，分析了抗弯试验过程中梁的荷载与挠度的关系和梁截面应力沿截面高度方向的分布等变形规律。根据试验结果，提出了高温后锈蚀钢筋屈服强度降低系数毛，建立了高温后锈蚀钢筋混凝土梁剩余抗弯承载力计算模型，并与试验值进行了对比分析。(5)引入了可靠度理论，在已有混凝土碳化深度模型和氯离子扩散模型的基础上，分别以碳化深度达到钢筋表面和钢筋表面氯离子浓度达到临界浓度而开始锈蚀作为混凝土结构耐久性失效极限，得到了基于可靠度理论的高温后混凝土碳化耐

7、久性剩余寿命和氯离子侵蚀耐久性剩余寿命的预测模型，并分析了不同大小火灾对混凝土耐久性寿命的影响。关键词混凝土，受热温度，受热时间，碳化，氯离子侵蚀，抗压强度，抗弯承载力ABSTRACTThispaperpresentstheoreticalanalysesandexperimentalresearchdeeplyonthemechanicalpropertiesanddurabilityoftheconcretespecimensandbeams，whichweresubjectedtodifferentheatingtemperaturean

8、dtime．Themaincontentsarelistedasfollows：(1)33groupsofpost-fireconcreteresid