高强混凝土在300-600℃范围内通常有爆裂发生,这给高强混凝土结构的火灾安全性带来极大的危害,在高温下的爆裂是高强混凝土的一个主要缺陷。在高强混凝土中掺入聚丙烯纤维能有效地阻止高温下高强混凝土的爆裂,这种方法同样被欧洲规范(EN-1992-1-2:2004)推荐。混凝土高温下的本构关系是构件及结构耐火性能计算的基础。到目前为止,还没有关于掺聚丙烯纤维高强混凝土在高温下本构关系的试验研究,而这对于结构计算来说是非常重要的。 本文致力于掺聚丙烯纤维高强混凝土高温下力学性能试验研究,力图建立完整的温度-应力耦合本构关系。Kalifa的试验发现,阻止高强混凝土爆裂的最佳纤维掺量为2kg/m3,其长度为20mm,同时这也是欧洲规范所推荐的最低掺量。基于Kalifa的研究,本文系统研究了聚丙烯纤维掺量为2kg/m3,强度等级为C100的混凝土高温下的本构关系。理论模型与实测数据吻合较好,为掺聚丙烯纤维高强混凝土结构抗火设计及火灾安全分析提供了依据。 主要内容如下： 1.对掺聚丙烯纤维高强混凝土在高温下的应力-应变曲线、峰值应力、峰值应变、弹性模量及重复荷载下的应力.应变曲线等进行了试验研究,并与普通混凝土以及未掺聚丙烯纤维高强混凝土的高温力学性能进行了比较。 2.在持续高温下,通过对掺有聚丙烯纤维高强混凝土在恒温等应力及恒温变应力两种温度-应力路径下的热徐变试验研究,揭示了高温下掺聚丙烯纤维高强混凝土的热徐变随温度、应力比及时间等影响因素的变化规律,并与普通混凝土的热徐变进行了对比分析。 3.在不同升温速度下,对掺聚丙烯纤维高强混凝土的自由膨胀应变及在恒载和变载情况下的瞬态热应变进行了试验研究,分析了应力水平和温度对瞬态热应变的影响趋势。 4.将混凝土在高温下的总应变分解为应力产生的应变、热徐变、自由膨胀应变和瞬态热应变,在试验研究的基础上分别提出了上述四种应变分量的计算模型,建立了掺聚丙烯纤维高强混凝土高温下的温度-应力耦合本构关系。