《CEMENT & CONCRETE COMPOSITES》：Impact of testing methods on the evaluation of load-induced thermal strain in concrete at elevated temperatures
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•研究了试验装置对高温下混凝土荷载诱导热应变（LITS）的影响。•批判性地比较了接触式和非接触式应变测量方法。•一种带有绝缘穿孔压板的新型试验装置减少了轴向温度梯度。•针对应变域的建议通过限制端部效应提高了准确性。•提出了用于选择加热速率以最小化热应力的设计图表。Introd
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研究了试验装置对高温下混凝土荷载诱导热应变（LITS）的影响。
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批判性地比较了接触式和非接触式应变测量方法。
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一种带有绝缘穿孔压板的新型试验装置减少了轴向温度梯度。
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针对应变域的建议通过限制端部效应提高了准确性。
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提出了用于选择加热速率以最小化热应力的设计图表。
Introduction
混凝土被广泛用于安全关键的民用和核结构，这些结构需要在包括涉及高温的严重事故情况在内的所有情况下提供规定的最低性能水平。在核工程中，关键结构部件的显著例子是核电厂（NPPs）中的预应力混凝土压力容器（PCPVs）和混凝土安全壳建筑 [1]。在事故工况下，这些结构的温度可高达 500°C 以上。例如，在假设的失水事故情况下，先进气冷堆中的混凝土预计将达到 500-600°C 的温度——即气体冷却剂的温度。同样，如果管道失效导致水射流，新一代先进反应堆的安全壳建筑可能会受到局部热点的影响，温度超过 600°C [1], [2], [3]。在民用结构中，火灾可能导致温度高达 1000 - 1200°C（ISO-834 火灾曲线 [4]），这最终可能导致严重的结构损坏 [5]。
当受载混凝土受到瞬态温度影响时，它会经历一种依赖荷载的热应变分量，通常称为‘荷载诱导热应变（LITS）’[6]。LITS 在首次加热时沿荷载方向发展，并且其数量级通常与自由热应变相当 [7]。因此，它在确定受高温作用的受载结构的力学响应方面可以发挥关键作用，例如受事故工况作用的核结构 [7], [8] 或火灾中的建筑物 [9]。例如，Torelli 等人 [7], [10] 通过数值模拟证明了 LITS 对预应力混凝土压力容器力学性能的潜在有害影响。具体而言，这些研究表明，LITS 在故障条件下的发展会导致 PCPV 内部应力显著重新分布，导致预张力的大量损失，如果在分析中未考虑 LITS，则可能被忽略。同样，在结构消防工程的背景下，Gernay [5] 表明 LITS 的发展会显著影响受火混凝土柱的结构性能。特别是，当柱子经历加热 - 冷却循环时，LITS 可能导致附加应力，最终可能导致失效。
为了预测高温下受载混凝土的实际应变行为，应对被测材料进行 LITS 试验。LITS 是通过首先施加恒定机械荷载，随后使试件处于瞬态温度历程下诱导产生的 [11]。在过去五十年中，大量实验研究致力于 LITS 的特征化 [12], [13], [14], [15], [16], [17]。国际混凝土联合会（RILEM）指南 [18], [19] 为测试方法和参数的选择提供了重要基础。然而，在几个方面仍有机会进一步细化，包括高温环境下加载压板的设计、适当加热速率的选择、位移测量技术、试件尺寸以及边界条件。解决这些方面可以进一步提高 LITS 特征化的准确性和可靠性。
文献 [15], [16], [17], [18], [19], [20] 提出了多种量化混凝土 LITS 的方法，由于实验条件、试件类型和测量技术的差异，这可能导致不同的结果。不幸的是，目前尚不清楚哪种测试装置最适合准确确定 LITS。这强调了需要一套全面且更新的指南，以考虑 LITS 的复杂性，并为克服与其准确评估相关的挑战提供建议。尽管在不同作者获得的结果中可以观察到相似的定性趋势，但由于使用不同测试方法所带来的不确定性 [20]，对不同混凝土混合物获得的数据进行直接定量比较仍然不切实际。
当前工作的目的是批判性地讨论现有测试方法的优缺点，并提供建议，以帮助开发一种更可靠的 LITS 评估实验方法。特别是，该研究侧重于影响 LITS 测量准确性和可比性的关键实验方面，包括应变测量技术和测量域、荷载传递系统、诱导的轴向和径向温度梯度、加热速率、试件几何形状和试件调节。这是通过提供现有实验文献综述并通过互补的实验和分析研究量化关键测试参数的影响来实现的。
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一般定义
受热混凝土中发展的应变分量在图 1 中示意表示。在没有机械荷载的情况下加热时，混凝土通常表现出整体体积膨胀（图 1 中的路径 A-B），通常称为应力无关应变或自由热应变（FTS）， 在方程 1 中 [16]。为简单起见，图 1 中仅显示了纵向方向的应变。混凝土中的骨料膨胀而水泥浆收缩，其合力为
应变测量技术
如第 2 节所述，LITS 不能直接测量，但可以根据方程（3）、（6）作为可测应变的函数推导出来。这种应变分量可以通过接触式和非接触式方法测量（图 3）。高温试验中使用的接触式测量设备的典型例子包括线性可变差动变压器（LVDTs）和引伸计。现有的高温应变测量非接触式方法包括干涉技术（即激光传感器）或光学技术
测量域
如前节所述，有多种技术可用于测量试件或实验装置内特定感兴趣区域的平均应变。这个感兴趣区域的范围，通常称为测量域，是试验装置设计中的关键参数。
为了获得有意义的读数，测量域应足够大，以确保被研究的试件部分能代表...的复合行为
试件几何形状和加热速率
试件几何形状和加热速率在 LITS 试验中起着主要作用。在本节中，我们试图提供试件尺寸和加热速率的指南和选择标准，依据弹性热应力分析和实验证据。首先，本节讨论了过去 LITS 试验中使用的不同几何形状。随后重点关注最常用的几何形状，即圆柱形试件，以分析试件尺寸、最大径向温度之间的关系
试件调节和加热方案
暴露在高温下的混凝土中高含水率可能导致过早爆裂，使其成为 LITS 试验设计的关键参数。爆裂通常归因于以下综合效应：（i）水分蒸发导致孔隙内蒸汽压积聚，以及（ii）温度梯度诱导的热应力 [58]。水分损失和孔隙压积聚的速率受多种因素影响，包括加热速率、初始含水率，
建议
如上所述，不同作者已实施不同的测试方法来检查混凝土的 LITS，从而使现有数据集的直接比较变得复杂，并阻碍了对支配这一复杂现象的潜在机制的更深层次理解。尽管 RILEM TC 129-MHT [18] 已发布了一套建议，但关键测试参数的影响未得到明确解决，下面给出额外指导。
结论
本文对现有的 LITS 测试方法进行了全面综述，并深入检查了关键参数对同时受热和机械荷载作用的混凝土变形行为的影响。基于对上述发现的分析，提出了指南以补充现有建议并改进 LITS 实验设计。本研究得出的主要结论总结如下：
CRediT 作者贡献声明
卡贾南·塞尔瓦兰詹：写作 – 审阅与编辑，写作 – 初稿，可视化，验证，方法论，调查，形式分析，数据管理，概念化。 贾科莫·托雷利：写作 – 审阅与编辑，可视化，验证，监督，资源，项目管理，方法论，调查，资金获取，形式分析，数据管理，概念化。 毛里齐奥·瓜达尼尼：写作 – 审阅与编辑，可视化，验证，监督，
竞争利益声明
? 作者声明以下可能被视为潜在竞争利益的财务利益/个人关系：贾科莫·托雷利报告称获得了工程与物理科学研究委员会的资金支持。如果有其他作者，他们声明没有已知的竞争财务利益或个人关系可能影响本文中报告的工作。
致谢
作者希望感谢 工程与物理科学研究委员会 (EPSRC) 和 EDF Energy 为 博士 项目 2620388 提供资金，拨款号为 EP/W522235/1。贾科莫·托雷利衷心感谢 工程 与物理科学研究委员会 (EPSRC) 为知识交换项目‘核能混凝土的预测性热湿设计以降低风险’提供的资金支持。
卡贾南·塞尔瓦兰詹 | 约翰·L·普罗维斯 | 毛里齐奥·瓜达尼尼 | 贾科莫·托雷利
