随着高强混凝土在建筑上的大量使用,关于其各种性能的研究也在逐渐开展.由于建筑火灾发生频繁,混凝土在火灾条件下的性能备受关注.爆裂现象作为混凝土的一个破坏形态,它的发生条件、机理至今尚未研究透彻.因此亟需大量的试验和理论研究来充实人们对于它的了解.该文从胶砂试件出发,研究了高强胶砂和普通胶砂试件的爆裂现象及部分爆裂规律,总结了爆裂程度与各影响因素的关系.最后深入分析了爆裂的发生机理,并建立了数学模型来对试验现象做出解释.该文由四个章节组成,主要内容如下:第一章概括了爆裂现象的由来、爆裂的危害、国内外研究现状及研究意义和研究方法.指出爆裂作为火灾时危害性较大的破坏形式,应该深入研究、找出规律、提出对策.鉴于国内外尚无机理研究的系统方法,该文尝试从胶砂试件出发,通过试验、理论分析、模型建立三个方面进行分析.第二章列出了针对胶砂试件做的一系列试验.在自定义爆裂程度的基础上,找出爆裂程度与温度、时间、升温速度、水灰比、内部含水率等的关系.指出爆裂是个随机性和离散性很强的现象,存在临界爆裂温度和爆裂初始时间.湿含量对于爆裂是个非常重要的影响因素.根据PP纤维试件、硅灰试件和普通试件的对比,以及PP纤维试件各个条件下PCK试验结果,说明湿扩散性跟爆裂有着密切的关系,例如硅灰的加入使得试件更易爆裂,而PP纤维的加入可以降低爆裂的程度和几率.另外,对于净浆、胶砂、混凝土三者的爆裂特征进行了比较,对于配筋试件做了一些观察研究,表明爆裂可能与钢筋有一定关系.第三章从混凝土高温时物理化学变化出发,详细剖析了内部温度变化,水蒸汽迁移造成的孔压力,以及孔压场和温度场对蒸汽迁移的耦合作用.指出混凝土的渗透系数和扩散系数对于孔压有着重要影响.分析了"类饱和层(面)"的形成及变化过程.最后在分析以往机理理论的基础上,给出了爆裂的机理模型及图示.第四章简单介绍了国内外对于有关爆裂及其机理的数学模型的研究现状,尝试了在给定温度制度下混凝土内部温度场和气压场的计算,并对计算结果进行了分析.根据计算结果对试验现象做出了合理的解释.最后给出了爆裂面积率在ISO834升温制度下与部分材料参数关系的预测公式,并与试验现象进行了对比.第五章给出了全文的重要结论.该文通过相当数量的试验,一定程度上总结了胶砂试件的爆裂规律及影响因素.对于进一步研究混凝土的爆裂提供了有益的借鉴和参考,由于胶砂试件可以基本反映出混凝土的爆裂特性,而且可以剔除骨料的影响,使得分析更加接近爆裂的真正机理.试验采用燃油炉,升温曲线贴近ISO834制度,比普遍采用的电炉更能说明火灾下混凝土材料的真实变化.文中依据流体动力学、渗流力学、传热学、热力学等基本知识以及众多研究者的研究结果,对于高温时混凝土内部的湿热传导进行了比较深入的剖析,说明了蒸汽压与爆裂的密切关系,明确了蒸汽压理论是解释爆裂的很好理论.最后在分析的基础上以图示的方法给出了爆裂现象中湿热传导的物理模型.由于湿热耦合作用的复杂性,该文在简化的基础上通过几个经典方程得出了关于蒸汽压的二阶偏微分方程,并使用差分方法得出数值解,解析结果可以对爆裂现象作出一定的解释,说明此方程是合理的.