C80高性能混凝土微結構高溫損傷演化研究.pdf

1、高強高性能混凝土因其強度高、承載能力大、性能好的優(yōu)點，在現(xiàn)代工程中應用廣泛。但高強高性能混凝土結構密實，高溫下極易發(fā)生爆裂，在高強高性能混凝土中添加聚丙烯纖維是較常用的抑制其爆裂的方法。研究高強高性能混凝土內(nèi)部微結構高溫損傷演化的規(guī)律，對高強高性能混凝土爆裂機制和聚丙烯纖維抗爆裂機理的研究有重要意義。
　　本文依托國家自然科學基金（批準號：51278325），主要利用 X射線CT技術（CT）對高溫下C80高性能混凝土（以下簡稱HP

2、C）和C80摻聚丙烯纖維高性能混凝土（以下簡稱PPHPC）進行細觀損傷演化研究；使用壓汞測試方法（MIP）對C80 HPC和C80 PPHPC進行高溫后微觀損傷演化研究；使用掃描電鏡（SEM）研究高溫后C80 PPHPC的微觀形貌。主要內(nèi)容如下：
　　1. CT圖像的定性分析
　　通過試驗得到HPC、PPHPC在不同溫度下的CT圖像，對CT圖像中混凝土內(nèi)部各組分進行識別和分析，描述孔隙、裂縫等隨溫度升高的變化情況。觀察發(fā)現(xiàn)：

3、HPC、PPHPC中的孔徑隨著溫度的升高而擴大。HPC中一般從400℃時開始出現(xiàn)溫度裂縫，裂縫數(shù)量較少。PPHPC自300℃開始出現(xiàn)溫度裂縫，400℃作用下裂縫數(shù)量急劇增多，裂縫數(shù)量多于HPC。
　　2. CT圖像定量分析
　　對HPC、PPHPC的CT圖像進行灰度分析，使用Matlab軟件得到HPC、PPHPC CT圖像的灰度直方圖，并進行像素數(shù)量統(tǒng)計。HPC、PPHPC的灰度直方圖形狀隨溫度的升高出現(xiàn)峰值左移或者小灰度像

4、素數(shù)量增多，像素統(tǒng)計結果發(fā)現(xiàn)HPC、PPHPC內(nèi)部缺陷隨溫度的升高而逐漸劣化。
　　使用軟件對HPC、PPHPC CT圖像中的裂縫進行提取，計算裂縫的長度、寬度、面積和周長，追蹤裂縫在溫升過程中的發(fā)展情況，結果顯示：單條裂縫的長度、寬度、面積和周長會隨著溫度的升高而增長。裂縫總數(shù)量、總長度、寬度、總面積和總周長都隨溫度的升高而增大，PPHPC裂縫的總參數(shù)大于HPC。
　　3.孔結構分析
　　利用壓汞測試技術對不同溫度作

5、用后的HPC、PPHPC試件進行孔結構測定。結果顯示除300℃外，HPC、PPHPC孔隙率變化趨勢相似，HPC、PPHPC平均孔徑隨溫度升高而降低、孔比表面隨溫度的升高而增加?？紫斗植硷@示 HPC、PPHPC在400℃作用后劣化嚴重，在500℃后產(chǎn)生新一輪劣化，600℃、700℃作用后損傷嚴重。300℃作用后PPHPC劣化開始，HPC劣化已較嚴重，HPC孔隙形成“蒸養(yǎng)條件”使得孔隙率低于PPHPC，400℃作用后HPC多害孔占比多于PP

6、HPC，摻入聚丙烯纖維改善高強高性能混凝土高溫性能。
　　根據(jù)分形幾何學知識和壓汞試驗結果，使用兩種數(shù)學模型計算孔結構的分形維數(shù)。研究表明：不同數(shù)學模型計算出的分形維數(shù)有所不同，HPC、PPHPC的分形維數(shù)在不同溫度段、不同孔徑范圍內(nèi)差別較大，隨溫度變化顯示出不同的分形特征。
　　4.掃描電鏡分析
　　使用掃描電鏡技術對常溫、300℃、500℃作用后PPHPC微觀形貌進行觀察。常溫時，漿體中的C-S-H、Ca(OH)2