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高铝水泥耐火混凝土火灾高温后强度及耐久性能试验研究.pdf

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高铝水泥耐火混凝土火灾高温后强度及耐久性试验研究孙洪梅王立久曹明莉（大连理工大学土木水利学院大连 !!"#$%）摘要：研究了以高铝水泥为胶结材料，以陶粒、耐火砖块、陶砂等为骨料配制的 & 种耐火混凝土，在模拟火灾高温后的强度及氯离子渗透性的变化试验表明，在慢速升温的条件下，不同骨料的高铝水泥耐火混凝土强度均有所下降，经高温后耐火砖混凝土、陶砂陶粒混凝土和普砂陶粒混凝土较普通混凝土表现出良好的耐火性能关键词：耐火混凝土火灾高温烧后抗压强度残余强度耐久性!"# !#$! %#$#&%’" () $!%#)*!" &)+ +,%&-./.!0 (1 %#1%&’!(%0 ’()’%#!#2.!" ".*" &/,3.),3 ’#3#)! &1!#% & 1.%#’() *+),-./ 01), 2/3/( 41+ 5/),6/（ ’78++6 +9 4/:/6 1); *),/)..=/),， ?16/1) @)/:.=A/B7?5 ： =.9=17B+=?.溶液； !8 ’@ ->A; 溶液； ’ 8 有机玻璃箱；( 8 铜网电极； , 8 直流电源； ) 8 电流表； 08 试件!"## B ,#图 ! 直流电量法测定混凝土渗透性示意! 试验结果分析!(’ 不同温度下强度试验, 种混凝土经不同温度高温后的烧后抗压强度和残余强度如图 ’ 所示。

加热温度不高时（约’##3以下），高铝水泥混凝土其抗压强度会立即降低，这是因为高温加热发生相变，体积收缩，结晶粒子的空隙增大，所以强度降低而普通硅酸盐水泥石被加热至 !##3左右，其烧后抗压强度变化不大，主要是由于 !##3加热时，仅引起水泥石中毛细水和凝胶水脱水，没有水化相的分解，所以宏观上反映为混凝土硬化，强度提高但当温度达到一定高度约 (##3以上时，随温度的升高，普通硅酸盐水泥混凝土的抗压强度下降很快，这是由于达到这个温度后，普通水泥混凝土中水化硅酸钙和水化铝酸钙等水化产物发生脱水，水泥石中产生空隙，造成结构松弛，导致强度下降与普通硅酸盐水泥混凝土相比，高铝水泥混凝土在温度达到 (##3以上时，其抗压强度下降缓慢，表现出较好的耐火性能，例如陶砂陶粒耐火混凝土经 *##3高温后，其抗压强度仍能达到常温抗压强度的 ,,@ 左右，此时该强度为"(91 C%>这主要是由于：高铝水泥石加热后的物理和化学变化与硅酸盐水泥不同，即不生成氢氧化钙，因此其体积稳定性较好，加热脱水所引起的破坏应力也较小同时，由于硅酸钙的存在，加热后生成较多的活性较强的氧化铝与耐火骨料反应，生成大量的高熔点矿物，所以高铝水泥是一种耐火性能较好的胶结剂，由其制成的耐火混凝土的耐火性能较普通硅酸盐水泥制成的混凝土的耐火性能要好。

试验结果表明，对于以高铝水泥为胶结材料的 ( 种混凝土来说，耐火砖混凝土在高温下的耐火性能最好，陶砂陶粒混凝土次之，普通耐火混凝土最差>8 烧后抗压强度； D8 烧后残余强度图 ’ 混凝土烧后强度测定残余强度的目的是为了观察这种耐火混凝土在烧后存放一定时期后，其结构有无破坏从图 ’D 中可以看出，陶砂陶粒耐火混凝土、普砂陶粒耐火混凝土、耐火砖耐火混凝土这三种高铝水泥混凝土的残余强度的变化规律与烧后抗压强度是相似的普通硅酸盐混凝土残余强度的变化规律则与上述三种混凝土有明显的不同，由于水泥水化析出的")高铝水泥耐火混凝土火灾高温后强度及耐久性试验研究———孙洪梅，等氢氧化钙，加热后变成的 !"#，如不能很好地与其他成分相结合，冷却后吸收空气中的水分又再水化，发生体积膨胀，致使混凝土开裂，强度显著降低所以从图 $ 中可以看出，至 %&&’时，普通混凝土的残余强度几乎为零普通高铝水泥混凝土在 (&) * +&&’时，残余强度较烧后抗压强度区别不大，至 %&&’后，由于骨料与混凝土粘结强度破坏，在空气中吸收水分后混凝土开裂，强度明显降低。

试验表明，陶砂陶粒耐火混凝土、普砂陶粒耐火混凝土和耐火砖耐火混凝土经高温再搁置于空气中后，强度变化不大，普通硅酸盐水泥混凝土和普通耐火混凝土经 ,&&’后，结构已遭到破坏，搁置于空气中后强度不但不会回升，反而由于吸收了空气中的水分，强度下降更大 "! 耐久性试验侵蚀性离子在混凝土中的传输严重影响着混凝土的耐久性，氯离子在钢筋和混凝土界面的富集往往会导致钢筋腐蚀，因此侵蚀性离子的扩散系数是用来评价混凝土耐久性的重要参数之一试验结果（表 $）表明，几种不同材料的混凝土在 +)&’高温下暴露后，抵抗氯离子渗透性均有所下降，参见判断准则表 +［ $］。

高温后陶砂陶粒耐火混凝土、普砂陶粒耐火混凝土和普通耐火混凝土的氯离子渗透性由“ 极低 ” 升为 “ 低 ” ，耐火砖和普通硅酸盐混凝土抵抗氯离子渗透行为由 “ 中 ” 变为 “ 高 ” 在加热过程中，混凝土内孔结构发生变化，孔溶液被蒸发，根据文献［ +］，孔溶液的组分对库仑试验的结果影响较大但混凝土受热后，库仑电量测定值均高于受热前的 -* $ 倍，所以孔溶液的蒸发影响微小由试验结果表 # 混凝土氯化物渗透性快速试验结果名称常温下通过的电量 .! +)&’高温下通过的电量 .!/0 %$) ( )(%/1 22( ( 2(-10 ,)+ ( +32456 $ 2)+ 3 %2(/7 $ 3-2 , 3%$可知，陶砂陶粒耐火混凝土、普砂陶粒耐火混凝土和普通耐火混凝土的耐久性较耐火砖和普通硅酸盐混凝土要好。

表 $ 通过混凝土的电量与混凝土渗透性的关系通过混凝土的电量 .! 混凝土的渗透性8 + &&& 高- &&& * + &&& 中( &&& * - &&& 低(&& * ( &&& 极低9 (&& 可忽略# 结论(）在慢速升温的条件下，不同骨料的高铝水泥耐火混凝土强度均有所下降在 $&&’以下，其抗压强度降低较快， +&& * ( &&&’，陶砂陶粒耐火混凝土、普砂陶粒耐火混凝土、耐火砖耐火混凝土随温度升高强度变化不大，其中耐火砖耐火混凝土烧后抗压强度最好，陶砂陶粒耐火混凝土次之，普通混凝土最差对于陶砂陶粒耐火混凝土、普砂陶粒耐火混凝土、耐火砖耐火混凝土，它们的残余强度与烧后抗压强度几乎没有差异，说明这三种混凝土在烧后存放一定时期后，其结构并无破坏，而普通硅酸盐水泥和普通耐火混凝土在 ,&&’后结构已产生破坏。

陶砂陶粒耐火混凝土、普砂陶粒耐火混凝土和普通耐火混凝土的耐久性较耐火砖耐火混凝土和普通硅酸盐混凝土要好参考文献( 冶金工业部建筑研究总院 :耐火混凝土 :北京：冶金工业出版社，(2%&- 李国强，蒋首超，林桂祥 :钢结构抗火计算与设计 :北京：中国建筑工业出版社， -&&&$ 黄玉龙，潘智生，胥亦刚，等 :火灾高温对 /; !">?@A， 0BCDCE"AA F AD S"BCP>"GT NA B=C 0OCM>L>M !NAH@MB>U>BQ NL /NPCTNG@B>NA "AH VBT VEROG>M"B>NAT NA B=C J"O>H !=GNP>HC /CPEC"W>G>BQ 1CTB（ "GT FN@PA"G， (223， 2)（ +）： $%2 * $2+（上接第 $ 页）但由于缺少对上述几种材料及其复合后材料的基本性能的试验研究，今后对碳纤维布与混凝土粘结破坏面特性进行更深入的了解，对破坏面形态对于粘结性能的影响进行更完善的试验研究仍将是重要的研究课题之一。

参考文献( X"E>="P"YN NA 0QTBCET NL 0=C"P !"O"M>BQ NL JC>ALNPMCH!NAMPCBC SCEWCPT JCBPNL>BBCH I>B= !"PWNA ;>WCP JC>ALNPMCH /NGQECP 0=CRCBT >A !NAT>HCP"B>NA NL ZNAHR/CCG>AD !="P"MBCP>TB>MT: VA： ;N@PB= VABCPA"RB>NA"G 0QEONT>@E NA ;>WCP JC>ALNPMCH /NGQECP JC>ALNPMCECAB LNP JC>ARLNPMCH !NAMPCBC 0BP@MB@PCT:"ABL>GGN@ 1 !， CB "G:[CT>DA NL !NAMPCBC SCEWCPT 0BPCADB=CACH >A 0=C"PI>B= ;>WCP JC>ALNPMCH /NGQECP S"BCP>"GT:VA： ;N@PB= VABCPA"B>NA"G 0QEONTR>@E NA ;>WCP JC>ALNPMCH /NGQECP JC>ALNPMCECAB LNP JC>ALNPMCH !NAMPCBC0BP@MB@PCT:

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