高性能混凝土火灾高温模拟研究的现状与展望综述

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1、商品混凝土2008年第2期BetonChineseEdition——Ready-mixedConcrete·1·高性能混凝土火灾高温模拟研究的现状与展望综述赵杰，朋改非(北京交通大学土木建筑工程学院，北京100044)［摘要］　本文通过阅读国内外大量的文献资料，对高性能混凝土火灾高温计算机模拟分析的研究现状进行了汇总及分析，得出目前的模拟分析方法主要有微观模拟及宏观模拟两大类方法，并对目前模拟分析的范围、结果及解决方案的模拟等进行了分析，最后对今后的研究方向进行了展望，提出应将高性能混凝土受火后的降温过程及耐久性等方面列入模拟范畴，进行全过程与全方位的模

2、拟。［关键词］　高性能混凝土；火灾高温；计算机模拟；温度场Simulationanalysesofhighperformanceconcretesubjectedtofire–aliteraturereviewZhaoJie,PengGaiFei(SchoolofCivilEngineeringandArchitecture,BeijingJiaoTongUniversity,Beijing100044,PRChina)Abstract:Inthispaper,thestateofresearchonsimulationofhighperformance

3、concretesubjectedtofireispresentedbasedonaliteraturereview.Asaresult,thesimulationmethodswereclassifiedintotwogroups,oneisonamicroscaleandanotherisonamacroscale.Thescopeandtheoutputofthesimulationanalysesweredescribed.Finally,afewnewobjectivesforresearchonthewholedamageprocesscau

4、sedbyfireincludingcoolingregimesandtheeffectofthedamageondurabilityofhighperformanceconcretewasproposed.Keywords:highperformanceconcrete;fire;hightemperature;simulation;temperaturefield商品混凝土计算机的模拟与实验相结合的方式对高性能混凝土的火灾高0　引言温特性进行了研究。本文通过阅读大量国内外的相关文献，对自1990年以来，高性能混凝土由于其本身的优越性（高强高性能混凝土

5、的火灾高温特性的计算机模拟研究的现状进行度、高耐久性、高工作性)而在土木工程领域逐步得到了发展了总结与分析，并对以后的研究方向进行了展望。与应用。然而在应用过程中人们发现高性能混凝土在火灾高1　国内外研究现状温下易发生爆裂，使得高性能混凝土的火灾高温性能引起了人们的关注。为了更安全地应用高性能混凝土，及减少火灾高温自1999年到2006,波兰Lózd技术大学建筑物理及建筑材[1-5]对高性能混凝土产生的不利影响，在过去的几十年中人们通过料学院的D.Gawin等人采用多孔多相介质建立了复杂的混大量的实验对高性能混凝土的火灾高温特性进行了研究。然凝土在高温下

6、的物理化学微观模型“PaduaModel”，并对混凝而在研究过程中人们发现，单纯的依靠实验数据及结果很难对土的高温爆裂进行了分析，得出爆裂现象的产生是由于内部孔高性能混凝土的火灾高温特性有一个全面的了解及掌握，原因压力的建立及由于热应力而产生的弹性变形能共同作用的结在于以下两个方面：果，并提出应将混凝土的随机特性引入模型中进行爆裂预测。（1）微观方面：火灾高温对混凝土的影响是一系列的物理及还通过在模型中考虑各种因素的耦合作用对混凝土的高温化化学的影响，各物理及化学变化之间存在着耦合现象，且在火学反应、高温损伤及渗透性等进行了分析研究。灾高温下各物理化学变

7、化均为瞬时状态，因此很难单纯通过实2005年英国Warwick大学土木工程学院的RosenTenchev[6][7]验将混凝土火灾高温下的物理化学变化的全过程全面系统地等人在1985年Ortiz建立的混凝土单轴受压模型的基础上，描绘出来。考虑混凝土在高温下的物理化学变化对模型进行了改进，得出（2）宏观方面：实验研究的目的是使实验结果应用于结构构混凝土在单轴受压状态下由于在砂浆中产生横向拉应力，而使[8]件，为高性能混凝土结构的抗火设计提供参考依据，然而对于爆裂面平行于主压应力方向的结论，但此结论却很有争议。结构构件进行火灾高温实验相当昂贵，且有些实验是很

8、难实施2007年西班牙巴塞罗那PolitécnicadeCataluña大学的[