高温后高强混凝土受压疲劳过程中细微观演化机理研究

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1、第1章绪论1.1前言高强混凝土结构有时会遭受火灾或经历其他原因引起的高温历程，也会遭受地震、车辆、风浪等循环荷载的作用。可见，高强混凝土结构可能会经历高温、疲劳等综合工况，这都会给混凝土结构造成损伤。这些损伤不仅是在宏观层面上，也存在于细微观层面，而且细微观结构损伤是宏观损伤的根本原因。到目前为止，关于高强混凝土的研究主要集中于高温或疲劳损伤的单因素作用，但对高强混凝土高温、疲劳荷载综合工况下细微观结构的变化规律尚缺乏研究。因此本文对国内外有关高温后高强混凝土疲劳性能的研究现状进行了综述，并对不同

2、加热温度与恒温时间后高强混凝土疲劳损伤过程中细微观结构的变化规律进行了研究，进一步揭示了高温与疲劳荷载综合工况下高强混凝土内部细微观结构的动态演化过程及损伤机理。对疲劳过程中细微观参数与疲劳循环次数的相关性进行了分析，在相关性良好的基础上建立了疲劳损伤与细微观参数之间的关系模型。结合已有研究，建立了温度历程-疲劳损伤-细微观参数的关系模型。形成研究混凝土材料温度历程、疲劳损伤及细微观结构之间关系的科学方法，研究结果为遭受火灾或经其他高温历程的混凝土结构的无损检测、疲劳损伤分析及结构评估提供参考。1

3、.2国内外研究现状综述1.2.1高温后混凝土疲劳性能研究现状到目前为止，学者们对普通混凝土疲劳损伤的研究已比较深入[1-3]，但对高温后混凝土的疲劳损伤研究不多。周新刚[4]对高温后普通混凝土的轴压疲劳进行了试验研究，指出混凝土在200℃和300℃加温后循环加载，承载力会进一步的下降，而且承受循环荷载的能力非常有限。吕培印等[5]进行了不同温度下混凝土在等幅循环荷载作用下的抗拉疲劳试验研究，分析了不同温度下混凝土抗拉疲劳强度、刚度等的变化规律，建立了考虑温度影响的疲劳统一方程，并将常温下的混凝土疲

4、劳性能试验结果同其他研究者的结果进行了对比，给出了纵向总应变、割线模量的经验公式及其第二阶段总应变增长率、割线模量衰减率分别与疲劳循环次数的关系式。李敏等[6]对受火后的混凝土试件进行了抗压、抗折和劈裂抗拉强度试验，讨论了温度、强度等级、含水量等因素对混凝土力学性能的影响。指出在600℃前混凝土的抗压强度下降不多，试件的含水率越高，相对残余抗压强度越低。另外采用超声波波速法和质量损失法对火灾高温后混凝土内部结构的变化进行了探讨。高海静[7]对经不同高温历程后高强混凝土的力学性能及疲劳损伤进行了试验

5、研究，指出经不同高温历程后高强混凝土单轴受压疲劳的破坏形态为柱状压溃且疲劳变形模量、疲劳纵向总应变符合三阶段发展规律，建立了高温历程与受压疲劳损伤的关系模型。Gyu-YongKIM等[8]对20℃~700℃高温后高强混凝土的力学性能进行了试验研究，重点分析了高温作用对高强混凝土的抗压强度和弹性模量的影响。指出抗压强度和弹性模量的相对值随强度等级和温度的增加而降低。NadjaOneschkow[9]研究了最大应力水平、载荷频率和波形对高强度混凝土疲劳性能的影响。指出高强度混凝土最大应力水平、载荷频率

6、和波形对疲劳破坏的影响与普通混凝土相似，而加载频率的增加对应变的增长影响较小。Ucarkosar,B.;Yuzer,N.等[10]认为混凝土暴露在高温下时，会出现裂纹和剥落现象，由于高强度混凝土的孔隙率较低，这些变化将更加明显；Khaliq,W.等[11]指出高温会使混凝土的强度和刚度减弱，提出高温拉伸强度在评价混凝土结构的剥落性和耐火性上是至关重要的，并通过试验得出钢纤维和混合纤维的存在能有效减缓高温作用下混凝土拉伸强度的损失。1.2.2高温后高强混凝土静力学性能研究现状李丽娟等[12]对高强混

7、凝土(100MPa)进行了(明火)高温试验，研究了经500℃和800℃高温后高强混凝土的外观、抗压强度、抗折强度和劈裂拉伸强度的变化及质量损失，随受火温度的升高，高强混凝土的抗压强度、抗折强度和劈裂拉伸强度逐渐变小。何振军[13]进行了高温后C50和C60两种强度等级的高强混凝土在多轴应力状态下强度与变形性能试验研究，分析了高温后试件在不同应力状态和不同应力比下相应的破坏形态及损伤机理。何振军等[14]利用大型静动三轴试验机，进行了常温和200℃~600℃高温后高强高性能混凝土在七种双轴压应力状态

8、下的强度试验，测得了双轴方向静态强度，分析了温度和应力比对单轴、双轴压强度的影响。Fu-PingCheng等[15]分别研究了20℃、100℃、200℃、400℃、600℃和800℃下的高强度混凝土应力-应变曲线，指出高强混凝土的抗压强度随温度的升高而不断降低，达到800℃时的抗压强度约为初始强度的四分之一。MasoudGhandehari等[16]试验测量了高强混凝土分别加热到100℃、200℃、300℃和600℃之后的抗压强度、劈拉强度和相应的超声波脉冲速度。发现随着温度的升高