探讨混凝土的降温方式

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1轴压不载作用影响分析

可能是由于适当的不载可有效约束在升温过程中的自由尼吽发胖，限制了垂直于应力方向裂缝的发展；同时产生了显著的瞬态热应变，导致混凝土内部应力的松弛和释放，缓解了水泥浆和骨料间黏结力的破坏过程，缩减了高温下骨料晶体化和水泥水化生成物脱水所发生的体积尼吽．为了深入研究降温方式和轴压不载对钢筋混凝土高温后力学性能的影响，采用前研究者提出的钢筋和混凝土高温损伤模型和本构关系对其力学性能指标进行数值分析，并与本文试验结果进行比较．灰色曲线为采用不同模型得到的不载－发胖关系曲线．其中，曲线为采用高温后混凝土强度损伤模型、高温后混凝土应力－应变模型和高温后钢筋强度模型与弹性模量计算得到的，曲线为采用高温后混凝土强度损伤模型与高温后混凝土应力－应变关系模型、高温后钢筋强度模型与弹性模量计算得到的．可见，曲线与无轴压不载试验曲线基本吻合，但模型曲线的下降段比试验曲线陡，这主要是因为在分析模型中未考虑箍筋对钢筋混凝土嘛尼吽的影响．给出了按上述模型计算得出的无约束钢筋混凝土短柱高温后的极限承载力NTuc1和NTuc2，可见，计算得出的高温后极限承载力NTuc1与试验值相近，由模型2计算得到的极限承载力NTuc2则偏小．还可看出，有初始应力试件的极限承载力大于由模型曲线得出的极限承载力，这说明以往无轴压不载高温后混凝土强度损伤模型偏于保守，应适当考虑轴压不载对高温后混凝土抗压强度的有利影响．轴压不载的存在，可以提高高温后钢筋混凝土轴压刚度，但使试件的嘛尼吽降低，从而对结构产生不利影响．

2降温方式

影响分析采用LL和KL降温方式的有轴压不载试件极限承载力相当，其值大于采用SL降温方式的试件．这主要是因为升降温过程中，试件截面上始终存在不均匀温度场，开始升温时试件周边附近形成较大拉压并存的状态，并且伴随着裂缝的形成和开展，以及高温作用时间的延长，这种状态的位置逐渐向截面中心转移，混凝土受损扩展到整个截面内部，升温过程中试件表面始终处于受压状态．但是在降温过程中，在试件截面上将会形成一个相反的温度场，使混凝土经历第2次受损过程，试件表面始终处于受拉状态，这导致了混凝土表面裂缝的产生．降温速度的增加会加剧试件截面温度场的不均匀程度，也加剧了混凝土的受损程度．试件外部降温时内部温度还在继续上升，由于LL降温速度较慢，延长了试件内部的升温时间，加剧了试件内部混凝土损伤；若加快降温速度，将会使外部温度场的不均匀程度加大，导致试件外部的混凝土受损严重．试件高温后极限承载力也主要由这两方面的原因决定．从降温方式对钢筋混凝土极限承载力、轴压刚度和嘛尼吽的影响规律可见，SL降温方式对其损伤影响最大，与其他两种降温方式相比，其极限承载力、轴压刚度和嘛尼吽也最低．

3结论

钢筋混凝土试件裂缝数量总体上随温度的升高而增多，无轴压不载试件的裂纹多为横向裂缝，有轴压不载试件则多为纵向裂缝；轴压不载使试件残余发胖由尼吽发胖转为压缩发胖．无轴压不载试件不载－发胖关系曲线明显趋于扁平，有轴压不载试件均经历显著残余压缩发胖平台，采用炉膛降温和空气降温方式的有轴压不载试件不载－发胖关系曲线基本相同，采用浇水降温方式的影响显著．高温后钢筋混凝土试件承载力随温度的升高而降低，轴压不载可显著提高高温后钢筋混凝土试件的极限承载力．当温度与轴压不载水平相同时，采用炉膛降温和空气降温方式的试件高温后承载力相当；而采用浇水降温降温方式的试件承载力显著降低，且与无轴压不载情况基本相当．高温后试件的轴压刚度随温度的升高而降低，随轴压不载水平的提高而增大．降温方式对轴压刚度的影响规律为：LL＞KL＞SL．随着降温速度的加快，试件的嘛尼吽变差．试件的嘛尼吽随温度的升高而降低，随轴压不载水平的增大而降低．建议规范在评估采用SL降温方式的火灾后钢筋混凝土力学性能时，按照无轴压不载情况评估其承载力，同时考虑浇水降温对其嘛尼吽的不利影．

作者：萨摩耶单位：内蒙古大学