高温下再生混凝土构件温度场试验研究与模拟分析

作     者：王劭然 

作者单位：哈尔滨工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：杨华;刘发起

授予年度：2019年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：再生混凝土 再生粗、细骨料 温度场 试验 热-湿耦合 

摘      要：再生混凝土是将废弃混凝土破碎、筛选、清洗然后作为粗或细骨料重新拌制而成的混凝土,其不仅可以有效减轻处理废弃混凝土带来的资源与环境问题,也能大大缓解由于天然砂石快速消耗带来的资源紧缺问题。因此再生混凝土是一种新型的绿色建筑材料,已成为建筑材料研究热点之一。目前国内外对再生混凝土的研究主要集中在常温性能方面,而火灾作为一种发生频率较高的灾害,严重影响建筑结构安全以及人民群众生命财产安全,故有必要对再生混凝土构件的耐火性能及火灾后剩余承载力进行研究。温度分布规律是力学性能分析的前置条件,直接影响力学性能分析的准确性。故有必要通过试验与有限元分析对高温下再生混凝土构件传热规律进行研究,并与普通混凝土传热规律进行对比。本文对高温下再生混凝土构件的温度场进行试验研究与有限元分析,具体包括:（1）以再生粗骨料取代率（0%、50%、100%）、再生细骨料取代率（0%、50%、100%）为参数,进行了9个再生混凝土板和9个再生混凝土柱高温下温度场试验,实测了试件截面关键测点温度;观测了试验过程中混凝土的爆裂现象,并对爆裂原因进行了剖析;对温度场特征进行了分析,并对不同取代率下温度场结果进行了对比,结果表明相同时刻同一位置温度随粗、细骨料取代率升高而降低。（2）基于ABAQUS有限元软件,建立了高温下再生混凝土板、梁、柱温度场分析模型,与试验结果整体吻合较好;在此模型基础上分析了取代率、截面尺寸对再生混凝土构件温度场的影响规律,分析结果表明:取代率对温度场的影响最大;根据模拟结果建立了再生混凝土构件温度场简化计算公式。（3）在现有热-湿耦合模型的基础上,考虑非局部热平衡,建立了改进的热-湿耦合模型,相较于不考虑热-湿耦合的温度场模型,模型与试验结果整体吻合更好,同时可以模拟出温度平台现象;分析了热-湿耦合模型中绝对渗透系数、冷凝速率对再生混凝土构件温度场的影响规律,分析结果表明:渗透性主要影响温度平台的产生,改变冷凝速率对温度场基本没有影响。