高溫作用下混凝土耐久性劣化性能研究

李雙營

（青海民族大學建筑工程學院，青海 西寧 810007）

1 高溫作用下研究混凝土性能的原因和必要性

現代建筑業的蓬勃發展不僅滿足了人民群眾對于房屋建筑數量和質量的要求，更滿足了現代社會中生產和經營活動必要場所的規模擴張和數量增加的要求，但實際上正是伴隨著建筑物的增多及施工過程中越來越多的個性化需求，使現代社會中的房屋建筑面臨更大可能的火災威脅，尤其體現在房屋建設質量不過關，以及所使用的施工材料無法滿足火災威脅時的質量需求，更加重要的在于其使用過程中所需要連接和敷設的線路及電纜會在不同程度上影響房屋建筑本身的混凝土構造，不僅會破壞混凝土主要性能和作用，更會破壞這其中形成的結構性和穩定性［1］。體現在現實社會中便是城市中大量違規建筑、棚戶區的管理不夠嚴謹以及對于火災的防護意識不夠，這些建筑類型在建設過程中往往會受制于必要的物質資金條件而忽略其質量安全管理中建筑物結構和消防通道安排等有關防護火災的措施和方法，并不是說這些棚戶區的建筑物就應該被社會完全取締而不管其中的人民生活需求，值得注意的一點是，研究高溫作用下混凝土的耐久性是為了能夠獲取更多更科學的方式改善建筑物建設過程中混凝土的抗高溫程度，以此改善現代建筑物建設和使用過程中對高溫環境的適應性，這是一項能夠在一定程度上改善人民群眾居住生活質量和環境的利好研究項目。目前對于火災的防范已開始大面積使用到計算機技術進行火災監測和防范工作，所需要測試的重點在于構成建筑物最基本的材料，即混凝土在火災發生過程中所呈現的性能變化，現代社會中火災對于建筑物的質量安全威脅程度更深，尤其是現代高層建筑的大面積擴張及建設結構復雜程度的提升，使高層建筑物在面對火災等高溫環境是所發生的危害更大。因此在這種現實因素的影響就需要加大力度進行高溫環境下混凝土耐久性的性能分析和研究［2］。

2 高溫作用下研究和分析混凝土性能的方法

我國在研究混凝土所能承受的高溫環境程度的性能變化研究方法中較傳統和常規的檢驗方式包括超聲法和回彈法等，而在實際使用過程中所依賴的試驗方法會主要利用常溫條件下的變化曲線預測混凝土材料和結構可能會發生的性能變化，由于實驗室條件的限制及高溫環境難以創造，使得試驗過程中使用這一方式的團隊占研究團體中的大部分，但事實證明這種方式不僅在研究效率和研究質量上缺乏一定現實因素的結合，并且會在計算過程中展現十分麻煩和復雜的計算狀態，不僅不利于整體研究時間和研究質量的把控，更缺乏實際研究成果的現實轉化條件［3］。因此在此方法的使用基礎上進行改善和更新主要體現在研究過程中應回歸到混凝土材料本身物理力學特性的分析過程中，通過掌握其必要的力學原理和變化規律設計出更加合理和高效的試驗研究方式與技術［4］。在研究過程中需明確所選擇混凝土材料的熱傳導系數在實際高溫環境中產生的力學性能變化特征，以此確定在此過程中能夠保持的耐久性。實際上現代建筑中使用的混凝土材料所呈現的熱傳導系數很低，由于其組成和構成的材料大部分來自于砂漿等惰性傳熱材料，因此在對其熱傳導系數進行分析和確定的同時，也需從其他構件內容進行性能研究。在研究混凝土材料本身性能過程中可增加鋼筋和混凝土結合成的構件進行耐久性和劣化性的性能研究，在此過程中鋼筋受高溫環境影響而產生的變化往往高于混凝土材料的變化程度，并且在研究成果中可發現，鋼筋和混凝土材料結合后構件的抗高溫系數與溫度之間并非十分規律的線性關系，這表明在鋼筋混凝土構件的溫度影響分析過程中還應對構件的殘余承載力進行分析，以此確定在高溫作用下形成的混凝土材料耐久性，耐久性的性能分析并非僅包括在高溫影響甚至煅燒情形下的形狀和熱傳導系數的變化，更包括在此過程中還存在的對于其他部分構件的承載力變化，高層建筑中對于這種性能的要求更加突出，處于基礎階段的混凝土材料一旦在高溫環境下發生承載力下降和其他方面的性能變化，會導致整個建筑物的結構穩定性受到大面積影響，這與地震時形成的結構穩定性破壞的性質類似但程度有所不同，在后期使用和維修過程中如果忽略這一要素會產生十分嚴重的影響。研究鋼筋混凝土等構件的穩定性和耐久性的原因還在于所有的熱傳導過程影響的不僅是某個元素和單個材料，因此在承受熱傳導過程中高溫帶來威脅的過程中考驗的也不僅是材料本身的抗熱性能，還包括各種材料之間的協調與適應，只有充分考慮到各種材料下協同運作情況產生的力學特征和性能才能有效管控混凝土材料本身的性能變化。因此這部分的強調內容主要包括通過對混凝土材料熱傳導系數的確定和分析形成較為嚴謹的力學特征的基礎性表達，并在過程中增加對于鋼筋混凝土等構件內容的力學特征研究分析和特征確定，明確其材料在協同運作過程總呈現出的性能中的耐久性和劣化性等。

3 試驗過程中應注重的方式和研究內容的側重點

對于高溫作用下混凝土的耐久性和劣化性的性能研究應從理論基礎和必要性探討到技術方法的研究過程中形成較為合理的研究方式，而具體研究仍然要落實到實際的試驗過程中才能將理論部分充分展現到實際應用過程中，這也是在現實條件下應用其性能變化特征的必要研究階段。試驗過程中應注意事項包括在分析階段形成的監測內容和其他有監測必要性的相關構件，這是提供給試驗過程數據的必要環節和過程。實際監測內容依據混凝土等材料在高溫環境下形成的分解過程、分解內容、水分構成情況變化和水泥凝膠體的變化等，由于高溫環境中首先影響到的是混凝土材料中的水分蒸發情況，因此在進行數據監測過程中首先應記錄煅燒后混凝土材料的水分變化情況及水分蒸發完全所需時間，值得注意的是水分的蒸發可能不會直接影響到其耐久性的變化，但從一定程度上會影響到混凝土材料的劣化性。因此對于此部分水分的蒸發程度研究不僅要考慮水分蒸發的變量變化，更要考慮作為混凝土中水泥材料和骨料受影響的情況。這種構成材料變量的影響值得研究，因此有必要將骨料所形成的變量作為試驗分析過程中應重視的部分，以此形成相關方面的研究假設和變量影響關系之間的假設。在研究劣化性過程中需注意，這方面的試驗探究主要在于結構中的抗裂化程度，即在研究過程中主要依賴的數據內容在于各種材料間的構成和協同運作，包括抗裂化程度、結構殘余承載力、相關環境中的裂化程度、高溫環境中相對客觀的溫度記錄和變化情況，因此在遭遇高溫環境狀況時應在能夠完成緊急救援的基礎上進行數據信息的及時獲取。

4 結語

高溫作用下混凝土耐久性和劣化性的性能分析包括物理力學原理和化學性質變化等內容，還包含以熱傳導系數為例的必要數據的獲取和分析，另外在具體分析過程中應注重與鋼筋結合的構件承載力和殘余承載力數據的獲取和分析。