探究高性能水泥基灌漿料高溫后抗壓強度退化規律

王炳人 李琳

摘要：高性能水泥基灌漿料經過高溫后，其抗壓強度會退化，因此，研究高性能水泥基灌漿料高溫后抗壓強度退化規律具有很強的現實意義。當前很多建筑工程都會使用到高性能水泥基灌漿料，而水泥基灌漿料在高溫的條件下其抗壓強度會退化，因此會影響到建筑物的安全，特別是當火災發生的時候，對建筑物穩定性的影響十分明顯?；谶@個原因，本文主要研究了高性能水泥基灌漿料經過高溫后，其抗壓強度的退化規律，通過實驗的方式對其進行探索，希望能夠對建筑物安全性評估提供一些幫助。

關鍵詞：高性能水泥基灌漿料；高溫；抗壓強度退化

中圖分類號：TV42文獻標識碼： A

高性能水泥基灌漿料以其超強、大流動度、無收縮以及施工方便等優點，在當前很多的建筑工程項目中得到廣泛的使用，高性能水泥基灌漿料主要作用是對建筑物的結構進行加固。隨著高性能水泥基灌漿料使用逐漸廣泛，國內外很多專家學者都對其進行了研究，研究的重點很多都集中在高性能水泥基灌漿料的抗壓強度上面。由于高性能水泥基灌漿料在高溫條件下，其抗壓強度會出現退化，對其規律進行探究，可以為高性能水泥基灌漿料合格標準的制定提供幫助。

一、高性能水泥基灌漿料高溫試驗概況

（一）高性能水泥基灌漿料抗壓強度退化規律試驗準備

實施高性能水泥基灌漿料的高溫抗壓強度退化規律試驗，試驗關鍵在于對高性能水泥基灌漿料進行加熱，本文所分析的試驗項目，其加熱設備采用的是中國礦業大學研發的GWD—05型專用高溫加熱爐。該加熱爐的優勢在于可以實時的對爐內溫度進行測量，方便試驗溫度的調節，而且還能通過控制儀對爐內溫度進行自動控制。

首先，對高溫加熱爐進行升溫，升溫速度約為每分鐘10℃。經過一段時間的升溫，當爐內溫度達到試驗要求后，將其保持90分鐘。然后取出高性能水泥基灌漿料試塊，對其進行冷卻，冷卻方式通常為自然冷卻或噴水冷卻，冷卻標準為常溫狀態。將冷卻后的高性能水泥基灌漿料試塊分別放置1、3、7、14、28、56天，然后進行加載試驗。

本文分析的試驗項目，其加載試驗設備采用的是WE—1000A型液壓式壓力試驗機。加載速度控制在每秒3—5kN。

（二）高性能水泥基灌漿料抗壓強度退化規律試驗現象

高性能水泥基灌漿料高溫抗壓強度試驗，關鍵在于對試塊進行加熱。首先，將高性能水泥基灌漿料試塊分別由室溫加熱到150、300、450、600℃，然后對其進行冷卻。加熱后的高性能水泥基灌漿料試塊經過冷卻后，其表面顏色會發生一系列變化。隨著時間的推移，高性能水泥基灌漿料試塊顏色逐漸由磚紅色、暗紅色變為灰白色。無論是自然冷卻還是噴水冷卻，試塊的顏色都會產生上述變化，區別僅僅在于噴水冷卻后的試塊，其表面顏色略微泛白。

在試塊裂紋方面，當加熱溫度在150℃以下時，高性能水泥基灌漿料試塊表面幾乎沒有產生裂紋；當加熱溫度達到300℃時，試塊表面會出現裂紋，但是裂紋較少而且十分細??；當加熱溫度達到450甚至600℃的時候，試塊表面的裂紋會逐漸地增多，而且裂紋的寬度也在增加，關鍵是，裂紋呈現出逐漸連通的趨勢。

經過以上分析，可以得出這樣一個結論：隨著加熱溫度的逐漸升高，高性能水泥基灌漿料試塊的裂紋也逐漸增多且變寬。除此之外，摻水率也會對試塊裂紋產生影響。當摻水率為12%時，試塊裂紋較少，而當摻水率為14%、16%時，試塊裂紋則呈現增多的趨勢。

高溫除了會使高性能水泥基灌漿料試塊產生裂紋，還會對其質量造成影響。隨著加熱溫度的逐漸升高，高性能水泥基灌漿料試塊的質量損失狀況也越來越嚴重。特別是當加熱溫度達到600℃時，試塊的質量會明顯變輕。而且試塊表面呈疏松狀。

二、高性能水泥基灌漿料高溫試驗結果

（一）摻水率對試塊的影響

在自然冷卻條件下，摻水率為14%、16%的灌漿料試塊的抗壓強度與摻水率為12%的灌漿料相比，抗壓強度最大差值均出現在450℃，分別相差16、2、23、6MPa；在噴水冷卻條件下，摻水率為14%的試塊抗壓強度與摻水率為12%的試塊相比最大差值出現在450℃時，相差19.4MPa，摻水率為16%的試塊抗壓強度與摻水率為12%的試塊相比最大差值出現在600℃時，相差23.3MPa，導致這種現象的原因是：摻水率為12%的灌漿料試塊在受火溫度高于300℃時產生的裂縫較摻水率為14%/16%的試塊少,因此在受火溫度超過300s℃時，其抗壓強度要遠高于后兩者的抗壓強度。

（二）溫度對試塊的影響

水泥基灌漿料在摻水率為12%的條件下，其抗壓強度與受火溫度的關系如下：

隨著溫度的升高，經歷不同冷卻方式灌漿料抗壓強度的總體變化趨勢是下降的。在自然冷卻條件下，當溫度由150℃升高到450℃時，其抗壓強度下降較緩慢；在噴水冷卻條件下，溫度從常溫升至450℃時，其抗壓強度均出現先降低后有一定恢復的趨勢?？傮w來看：在兩種冷卻方式下，當受火溫度超過450℃時，由于水泥水化產物的嚴重破壞，灌漿料抗壓強度下降較明顯。

（三）靜置對試塊的影響

對于自然冷卻的試塊，受火溫度≤450℃時，其抗壓強度在靜置前期波動比較明顯，受火溫度＝4150、300、450℃時，都在靜置3—7天內出現抗壓強度的最小值，該最小值在以上3種受火溫度下分別為 常 溫 下 試 塊 抗 壓 強 度 的81.7%、77.1%、69.5%。在達到最低點后，其抗壓強度開始緩慢回升，以后漸趨平穩。在靜置5—6天時，其抗壓強度分別為常溫試塊的86.0%、86.9%、85.4%、。)當受火溫度=600℃時，其抗壓強度隨靜置時間的增加波動不大，在靜置5—6天時，試塊抗壓強度為常溫試塊的41.1%。這是因為當600℃時，材料破壞嚴重，自然冷卻條件下試塊強度嚴重降低且很難恢復，所以試塊抗壓強度隨靜置時間的增加而持續下降。

（四）冷卻對試塊的影響

在靜置時間相同的條件下，當受火溫度不太高時（不大于300℃），噴水冷卻對試塊強度的恢復作用有限；在受火溫度較高（不小于450℃）時，隨受火溫度的升高，噴水冷卻對試塊的強度恢復作用較明顯。產生這種情況的原因是：當受火溫度不太高時，高性能水泥基灌漿料的水泥水化產物損傷較輕，但噴水冷卻造成溫度驟降，由此造成其內部結構進一步損傷，而噴水冷卻中水分的參與對受火后灌漿料的強度恢復影響不大。隨著受火溫度的升高，高性能水泥基灌漿料

的水泥水化產物破壞更加嚴重，與自然冷卻相比，在噴水冷卻條件下，水分的參與可使生成的Ca（OH）2和空氣中的CO2作用生成CaCO3，強度恢復較明顯，導致在經歷較高溫度后噴水冷卻灌漿料的強度超過了自然冷卻灌漿料的強度。

結束語：

綜上所述，在自然冷卻與噴水冷卻條件下，摻水率為12%的水泥基灌漿料受火后的抗壓強度明顯高于摻水率為14%和16%的水泥基灌漿料。水泥基灌漿料受高溫或火災作用后，其立方體抗壓強度隨溫度的升高總體呈下降趨勢。受火災作用后水泥基灌漿料抗壓強度在前期波動比較大，隨著時間的推移逐漸趨于穩定。在靜置時間相同的條件下，當受火溫度不太高時，噴水冷卻對試塊強度的恢復作用有限；在受火溫度較高時，隨受火溫度的升高，噴水冷卻對試塊的強度恢復作用較明顯。

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