高温作用后混凝土动态性能研究进展

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发布时间：2021-09-15

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高温作用后混凝土动态性能研究进展
李波，葛宇。张研 “。蒋林华 - 。高国福。李廷秀
(1．河海大学a．力学与材料学院．b．水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，江苏南京210098；
2．江苏中关村科技产业园园区建设有限公司，江苏溧阳213300)
摘要：混凝土结构在实际工作中常常人为或偶然地受到高温作用，经历高温的同时也会受到荷载的作用。综述了高温及高温
与荷载耦合作用对混凝土性能影响的研究进展，总结了混凝土在高温作用后力学性能变化的规律，及高温与动荷载耦合作用下
混凝土的性能变化规律，介绍了高温损伤模型的研究状况，并对需要进一步研究的问题进行了展望。
关键词：混凝土；高温；加载速率；损伤模型
中图分类号：TU528．01 文献标志码：A 文章编号：1002—3550(2015)01—0035—03
Research progress on high temperature dynamic performance of concrete
U B0“
，
GE Yu ，ZHANG Yah la,lb
，
2／ANG Linhua la,lb
，
GAO Guofu“
，LI Tingxiu
(1a．College ofMechanics and Materials；b．State Key Laboratory of Hydrology—Water Resources and Hydraulic B IleeIing，Hohai University，
Nanjing 210098，China；2．Jiangsu Zhongguancun Science and Technology Industrial Park Construction Co．Ltd．，Liyang 213300，China)
Abstract：Concrete structure may be exposed t0 elevated temperature artificially or accidentally in the actual work．M eanwhile．the
structure is also afected by loadings．It was reviewed that concrete pe rforman ce is influenced both by elevated tempe rature an d the interaction
between elevated temperature and loadings．The relationship between high temperature and mechanical properties of concrete，as
well as the influence of high temperature interacted with loadings were discussed．M oreover，some failure modes of concrete exposed to
high temperature were introduced and some aspects for the further studies were prospected．
Key werds：concrete；elevated temperature；loading rate ；damage modeling
0 引言
混凝土结构在实际工程中可能受到的高温作用大致
可分为两类：冶金和化工企业的高温车间等长期高温作
用及建筑物火灾、化学爆炸或核爆炸、核电站事故等事故
引发的短时间高温冲击。混凝土是一种复合建筑材料，由
于高温作用下热传导、流体的流动和力学过程等之间存在
复杂的交互影响作用，混凝土的内部结构和物理力学
性能在高温前后差异很大，从而导致混凝土结构的性能产
生变化，如强度降低、承载能力下降，甚至会出现开裂、破
损或倒坍。所以，为了保证结构的安全与正常运行，对混凝
土结构和材料进行高温后的力学性能分析和预测具有现
实意义。
从20世纪40年代以来，国内外学者对混凝土抗高温
性能做出了全面的研究，在高温混凝土性能影响因素及改
善方面成果颇多，在性能测试指标方面H J，主要集中于研
究高温后混凝土的物理力学性能，仅限于混凝土抗压强度
和初始弹性模量，而对于多种应变速率下的性能研究及复
杂应力状态作用下建立本构模型方面有所欠缺。因此，考
虑动荷载与高温耦合作用下的混凝土动态力学性能及建
收稿日期：2014—07—14
基金项目：国家自然科学基金资助项目(51278167，51278168)
立一种切实有效的高温混凝土本构模型是一个具有现实
意义的研究课题。
1 高温对混凝土性能的影响
混凝土结构主要用于承受压力，其抗压强度是力学性
能中最基本和最重要的一项，与其他指标密切相关。许多
因素均会影响混凝土的抗压强度，如水泥强度、混凝土的
配合比、骨料类型、养护条件及龄期等，甚至试验设备及
试验方法也会对混凝土的抗压强度造成一定的影响。混凝
土经历高温作用后的抗压强度还与升温制度、受热时间、
冷却方式及静置时间等有关。总结关于混凝土高温性能
的研究现状，国内外学者所作的工作主要集中于以下两
类 -91：(1)探讨混凝土高温作用前后各种性能的变化规
律，如混凝土的高温抗压强度变化、断裂或爆裂性能等的
研究；(2)分析影响混凝土高温性能的因素，如骨料类型、
混凝土强度等级、受热温度、受热时间、冷却方式及静置时
间等。
由于混凝土材料内部结构的复杂性及试验方法等主
客观因素的影响，国内外学者关于高温后混凝土抗压强度
的试验结果离散性很大，甚至互相矛盾，但经过总结可以