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ISSN 1009-0029  CN 12-1311/TU
消防科学与技术

消防科学与技术 ›› 2020, Vol. 39 ›› Issue (11): 1477-1481.

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高温后钢纤维混凝土热学性能试验研究

朱德1，韩阳1，沈雷2，姚秀鹏1，曹茂森2   

  1. 1. 河南工业大学土木工程学院，河南郑州450001；2. 河海大学力学与材料学院，江苏南京210098
  • 出版日期:2020-11-15 发布日期:2020-11-15
  • 通讯作者: 韩阳（1955-），男，河南工业大学土木工程学院教授，博士生导师。
  • 作者简介:朱德（1994-），男，河南工业大学土木工程学院硕士研究生，主要从事高温后纤维混凝土热力学研究，河南省郑州市中原区河南工业大学莲花街校区100号，450001。
  • 基金资助:
    中国博士后科学基金项目“纤维加强混凝土介观热-湿-力耦合离散模型与高温爆裂防治机理研究”（2020T130170）；国家自然科学基金
    项目“混凝土介观热-湿-力耦合离散模型与高温爆裂机理研究”（51908195）

Experimental study on thermal properties of steel fiber reinforced concrete after elevated temperature

ZHU De1, HAN Yang1, SHEN Lei2,YAO Xiu-peng1, CAO Mao-sen2   

  1. 1. School of Civil Engineering, Henan University of Technology,Henan Zhengzhou 450001, China; 2. College of Mechanics and Materials, Hohai University, Jiangsu Nanjing 210098, China
  • Online:2020-11-15 Published:2020-11-15

摘要：

为预测火灾条件下SFRC 构件内部温度场，对高温后SFRC 的表观密度、孔隙率、导热系数、导温系数和比热容等进行了试验研究，并对导热系数下降机理进行混凝土细观尺度的数值模拟分析。研究表明，SFRC 的表观密度、导热系数和比热容总体上均随受热温度的上升而下降；孔隙率随受热温度的升高而上升，其中约有1%~3%的孔隙率是由SFRC 内热开裂造成；细观尺度有限元模拟显示高温热开裂形成的裂缝热阻是引起导热系数下降的主要原因之一；砂浆与素混凝土导温系数随温度升高而降低，但SFRC 导温系数在300 ℃时出现拐点，呈上升趋势；相同受热温度下，随着钢纤维含量的增加，导热系数和导温系数均呈上升趋势。


关键词: 高强混凝土, 钢纤维, 高温, 热学性能, 裂缝热阻

Abstract:

In order to predict the temperature field of SFRC structures under fire, the apparent density, porosity, thermal conductivity,thermal diffusivity and specific heat capacity of SFRC after elevated temperature were studied. The mechanism of thermal conductivity decline was analyzed by numerical simulation in meso scale. The research indicated that the apparent density, thermal conductivity, specific heat capacity and thermal diffusivity of SFRC decrease with the rise of heating temperature,while the porosity increases in 1%~3%due to heating and the thermal cracking. On the basis of mesoscopic finite element analysis, the crack thermal resistance effect of thermal cracks generated during heating is one of the important reasons for the decrease of thermal diffusivity of mortar and concrete with the increase of temperature. When the heating temperature reaches 300 ℃, the thermal diffusivity of SFRC has an inflection point beyond which the thermal conductivity shows an upward trend. For the same heating temperature, the thermal conductivity andthermal diffusivity show an upward trend with the increase of steel fiber content.

Key words: high performance concrete, steel fiber, elevated temperature, thermal properties, crack thermal resistance