【摘 要】
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火灾高温状态下的混凝土,性能劣化,承载力降低,结构遭受破坏时极易发生高温爆裂,造成二次伤亡。在混凝土中掺加聚丙烯纤维,高温状态下纤维融化后产生的微通道可减弱混凝土爆裂风险。课题组前期研究成果表明,聚丙烯纤维具有较好的阻裂、增韧和增强作用,聚丙烯纤维的不同配比、掺量、养护条件对混凝土性能的影响较大,多尺度聚丙烯纤维对混凝土常温状态下的力学性能改善效果最为显著。多尺度聚丙烯纤维混凝土在高温状态下的力学
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火灾高温状态下的混凝土,性能劣化,承载力降低,结构遭受破坏时极易发生高温爆裂,造成二次伤亡。在混凝土中掺加聚丙烯纤维,高温状态下纤维融化后产生的微通道可减弱混凝土爆裂风险。课题组前期研究成果表明,聚丙烯纤维具有较好的阻裂、增韧和增强作用,聚丙烯纤维的不同配比、掺量、养护条件对混凝土性能的影响较大,多尺度聚丙烯纤维对混凝土常温状态下的力学性能改善效果最为显著。多尺度聚丙烯纤维混凝土在高温状态下的力学性能和抗爆性能如何,有待进一步研究。基于此,本文通过室内试验与理论分析相结合的方法,研究3种尺度的聚丙烯纤维不同掺量、不同混掺配比的混凝土试件在高温(20℃、200℃、400℃、600℃、800℃)后的力学性能、抗爆裂性能、高温损伤机理,利用机器学习理论建立聚丙烯纤维混凝土(Polypropylene Fibre Reinforced Concrete,简称:PFRC)高温后强度预测模型,主要研究内容和成果如下:(1)针对3种尺度的聚丙烯纤维混凝土试件,进行高温试验并观察试件外貌,测试高温后试件的立方体抗压强度和劈裂抗拉强度,结果表明:高温后混凝土外观形貌变化显著;试件抗压强度随温度升高,均呈现先升后降趋势;试件劈裂抗拉强度随温度升高而降低;经受高温后的三元混掺多尺度PFRC残余抗压强度和劈裂抗拉强度最大。(2)高温试验后发现试件质量损失率随温度升高而增大,PFRC试件质量损失大于素混凝土;基于回归分析获得了各组试件立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、质量损失率与温度之间的关系式。(3)通过声发射技术监测PFRC立方体抗压试验,研究表明:高温后试件声发射能量计数率与时间的关系,可分为压密、线弹性、塑性、破坏四个阶段;多尺度PFRC的能量计数率分布比基准混凝土广,峰值能量计数率相对较小,多尺度聚丙烯纤维混掺对混凝土高温后的延性提高明显。(4)通过含湿量试验、饱水法测定孔隙率试验、扫描电镜试验,研究PFRC高温爆裂机理,结果表明:聚丙烯纤维降低混凝土高温爆裂,粗、细聚丙烯纤维三元混掺效果最明显;聚丙烯纤维融化增大了高温后混凝土的渗透性,在掺量相同、相同温度作用下,多尺度混掺聚丙烯纤维的试件孔隙率小于双元混掺小于单掺粗纤维的试件;多尺度聚丙烯纤维融化后在混凝土内部留下大量联通空隙,为蒸汽压的泄出提供通道;试件随温度升高,微观结构破坏越严重,水泥浆体逐渐脱水,结构变疏松,裂缝增多。(5)通过支持向量机回归理论和人工神经网络理论建立PFRC高温后抗压强度、劈裂抗拉强度预测模型,结果表明:采用高斯径向基核函数的支持向量机预测模型具有较高的准确性和良好的泛化能力、稳定性,可较准确预测出PFRC高温后强度。
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