高温处理后不同骨料类型混凝土长期变形性能对比研究

《Scientific Reports》：Creep behavior of lightweight concrete containing fly ash ceramsite aggregate after exposure to high temperatures

　　

摘要

为研究灾后不同骨料类型对混凝土长期变形性能的影响，本文以普通重骨料混凝土（NWAC）和轻骨料混凝土（LWAC）为研究对象，在经历20°C至800°C高温处理后，进行单轴分级压缩蠕变试验。重点对比分析骨料类型对总应变、荷载诱导热应变（LITS）、蠕变变形及速率模式的影响。结果表明：200°C以下，由于轻骨料弹性模量较低，LWAC的LITS比NWAC高出约83.3%；400°C以上，NWAC由于界面过渡区（ITZ）骨料与砂浆热膨胀不匹配，蠕应变急剧增加。相比之下，LWAC中粉煤灰陶瓷骨料的多孔结构起到"热缓冲"作用，有效抑制微裂缝扩展。LWAC相比NWAC能保持更长的稳态蠕变期。扫描电子显微镜（SEM）证实，高温下NWAC的ITZ出现数微米拉伸裂缝，而LWAC结构相对完整。此外，Burgers模型对LWAC蠕变数据的拟合度较高（R² = 0.99），验证了该模型在描述高温处理后LWAC减速蠕变和匀速蠕变行为中的适用性。研究结果揭示了粉煤灰陶瓷骨料在高温环境下的变形机制，为LWAC结构的耐火设计及灾后评估提供了理论依据。