再养护对热损伤高性能混凝土力学性能恢复作用研究

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高性能混凝土(HPC)因具备高强度、高流动性和优异耐久性,被逐渐应用于新型、重大基础设施工程中。然而,HPC在高温下爆裂风险高、力学性能演变规律特殊,针对普通混凝土高温性质研究成果不能适用于HPC。在结构尺度,HPC构件高温承载能力急剧退化,加固修复流程复杂且成本高昂。针对上述问题,本文研究了HPC高温性能的变化,通过浸水和碳化再养护修复HPC高温损伤,并详细分析了HPC高温及再养护后的力学性能和微观结构变化,为HPC结构抗火设计和火灾后修复等方面提供理论依据。主要研究成果如下:研究不同硅灰掺量和水胶比HPC抗压强度随温度升高的变化规律,分析了宏观抗压强度与微观结构之间的内在联系。研究表明:HPC抗压强度随温度升高呈现先升高后降低趋势。25~400℃,HPC基体内部未水化水泥颗粒再水化和火山灰反应是抗压强度升高的主要原因。600~1000℃,孔隙和微裂纹的尺寸与数量明显增加则导致抗压强度显著降低。硅灰掺入能够提高HPC微观结构的致密性,并且可以参与火山灰反应,使得HPC抗压强度显著提高。水胶比升高使得HPC高温作用下损伤程度增大,不利于HPC高温力学性能提升。利用浸水再养护方式对600~1000℃损伤的HPC进行力学性能恢复,研究了硅灰掺量和水胶比对HPC性能恢复的影响。结果表明:无硅灰组HPC抗压强度恢复程度最大。对于不同硅灰掺量组,600℃损伤的HPC抗压强度恢复效果无明显区别。800℃损伤的低硅灰掺量组HPC抗压强度恢复效果优于高硅灰掺量组。然而,1000℃损伤的HPC抗压强度无明显恢复。HPC力学性能恢复的主要原因是新生成的水化产物填充粗化孔隙和微裂纹。高水胶比组HPC高温损伤程度大,再养护后较多微裂纹未被修复,导致其抗压强度恢复程度低。探究水养-碳化循环再养护对600~1000℃损伤的HPC性能恢复作用,分析了不同硅灰掺量和水胶比HPC再养护后性能恢复的差异。结果表明:600℃损伤的HPC抗压强度均得到明显恢复,恢复效果低于浸水再养护。800℃损伤的高硅灰掺量组HPC抗压强度恢复效果仍不佳,但优于浸水再养护。碳化可提高β-C2S和C3S2等反应程度,使得1000℃损伤的HPC力学性能明显恢复,低硅灰组HPC恢复程度高于高硅灰组,此结果与浸水再养护十分不同。循环再养护过程中发生的水化和碳化作用可修补粗化孔隙和微裂纹,使得HPC性能恢复。
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