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张诚思
中铁四局集团有限公司 天津 300000
【摘 要】高性能混凝土剪力墙单面受火后抗震性能有所降低，掺入聚丙烯纤维能增加混凝土剪力墙受火后的耗能能力。目前，针对高强混凝土剪力墙高温性能的研究较少，为推广高强混凝土剪力墙的安全应用，需对其高温性能进行深入研究。鉴于此，本文对高强混凝土剪力墙抗火性能的试验进行了分析探讨。
【关键词】高强混凝土；再生混凝土；防火
一、试验概况
1、试件设计
试验中，共设计了4榀剪力墙试件，编号为W1～W4，其中试件W1、W2、W3为C90全现浇高强混凝土剪力墙，墙厚120 mm，水平分布筋及纵向分布筋均为8@100，拉筋为8@300；试件W4为叠合板式剪力墙，中间层为C90现浇高强混凝土，墙厚及配筋与试件W2、W3相同，两侧的墙板为C40再生混凝土预制板，将其作为防火牺牲层，预制板与内部墙通过格构钢筋（图1b）连接，保證协同工作；试件W2、W3、W4为单面受火，试验时控制升温时间不同。试件W1未经历高温，为后期试件W2～W4高温后残余受剪承载力对比试件。所有试件外形尺寸，除墙体厚度外均相同。试件的两端设置截面尺寸120 mm×200 mm的暗柱，暗柱纵筋为6 22，箍筋为8@100，钢筋保护层厚度为15 mm。试件W4几何尺寸及构造见图1。
图1 试件w4几何尺寸及构造
C90高强混凝土材料质量配合比为mR52.5水泥∶m磨细矿渣∶m微硅粉∶m水∶m砂∶m石子∶m减水剂=406∶145∶29∶142.4∶654.6∶1 114.6∶4.26。C40再生混凝土，其中再生粗骨料取代率为100%，材料质量配合比为mR42.5水泥∶m砂∶m再生粗骨料∶m水∶m减水剂=430∶700∶950∶223∶2.22。养护28 d的混凝土立方体抗压强度平均值，C40为49.7 MPa，C90为94.6 MPa。
2、试验装置
高温试验在同济大学工程结构抗火实验室进行，试验加载装置如图2所示，将试件放置在试验炉门处。为隔离高温对剪力墙2个侧面以及顶梁与底座的影响，将2个侧面以及顶梁与底座的炉内部分用防火石棉包覆。在试件与炉膛间的空隙部分砌筑防火砖并用防火石棉填塞缝隙，以模拟单面受火的情况。由于试验条件有限，在试件顶部未施加竖向荷载和外部约束。
3、升温及降温
采用煤气燃烧升温，温度由室温（3次高温试验时室温均为12℃）开始，按照ISO 834标准曲线升温，达到预定受火时间后熄火。试件W2、W3、W4的受火时间分别为45、90、135 min。熄火后，先使用鼓风机鼓风，使炉温迅速下降到300℃左右，然后自然冷却。
二、试验现象
1、爆裂
高强混凝土在高温作用下容易发生爆裂，具体表现为受热表层发生爆炸性块体脱落。高温试验中，试件W2、W3的迎火面均发生了较严重的爆裂；熄火降温后，试件W2与试件W3的迎火面均出现了大面积的混凝土剥落及钢筋暴露现象。试件的爆裂情况见表2及图7，从表2和图7中可以看出，试件W4在爆裂持时、爆裂次数、爆裂面积、最大爆裂深度、爆裂体积方面均远小于试件W2和试件W3。这是因为再生混凝土板延缓了热量向内的传递，使得高强混凝土部分温度上升较慢，水分气化较慢且有足够时间排出；同时预制板对内部墙有约束作用，可以减少爆裂的发生。因此，采用C40再生混凝土剪力墙叠合形式对减轻高强混凝土剪力墙的爆裂程度效果明显。
2、裂缝
试件W2和试件W3背火面的裂缝分布如图8所示，可以看出，背火面裂缝基本沿竖向或横向分布，个别裂缝呈斜向分布。通过观察可以发现，试件背火面的竖向裂缝沿纵向分布筋的方向分布，横向裂缝沿水平分布筋的方向分布。试件W3背火面的裂缝多于试件W2，而且裂缝宽度明显大于试件W2，前者可见宏观裂缝，而后者较隐蔽、不易分辨。通过对比分析可以发现：受火时间对背火面裂缝的分布形态没有明显影响，但随着受火时间的增加，背火面裂缝的数量和宽度均有增大的趋势。试件W4的背火面没有观测到肉眼可见的裂缝。
注：图中数据代表爆裂深度（单位：mm）
图7 试件爆裂情况
结束语
现浇C90高强混凝土剪力墙在标准火灾作用下会发生严重爆裂现象。随着受火时间的增加，背7 9火面裂缝的数量和宽度均有增大的趋势。剪力墙在受火时内部存在很大的温度梯度；随着与迎火面距离的增加，最高温度的出现时间逐渐推迟。
参考文献：
[1]武学超.高强混凝土内置钢板剪力墙的抗震性能研究[D].华南理工大学，2014.
中铁四局集团有限公司 天津 300000
【摘 要】高性能混凝土剪力墙单面受火后抗震性能有所降低，掺入聚丙烯纤维能增加混凝土剪力墙受火后的耗能能力。目前，针对高强混凝土剪力墙高温性能的研究较少，为推广高强混凝土剪力墙的安全应用，需对其高温性能进行深入研究。鉴于此，本文对高强混凝土剪力墙抗火性能的试验进行了分析探讨。
【关键词】高强混凝土；再生混凝土；防火
一、试验概况
1、试件设计
试验中，共设计了4榀剪力墙试件，编号为W1～W4，其中试件W1、W2、W3为C90全现浇高强混凝土剪力墙，墙厚120 mm，水平分布筋及纵向分布筋均为8@100，拉筋为8@300；试件W4为叠合板式剪力墙，中间层为C90现浇高强混凝土，墙厚及配筋与试件W2、W3相同，两侧的墙板为C40再生混凝土预制板，将其作为防火牺牲层，预制板与内部墙通过格构钢筋（图1b）连接，保證协同工作；试件W2、W3、W4为单面受火，试验时控制升温时间不同。试件W1未经历高温，为后期试件W2～W4高温后残余受剪承载力对比试件。所有试件外形尺寸，除墙体厚度外均相同。试件的两端设置截面尺寸120 mm×200 mm的暗柱，暗柱纵筋为6 22，箍筋为8@100，钢筋保护层厚度为15 mm。试件W4几何尺寸及构造见图1。
图1 试件w4几何尺寸及构造
C90高强混凝土材料质量配合比为mR52.5水泥∶m磨细矿渣∶m微硅粉∶m水∶m砂∶m石子∶m减水剂=406∶145∶29∶142.4∶654.6∶1 114.6∶4.26。C40再生混凝土，其中再生粗骨料取代率为100%，材料质量配合比为mR42.5水泥∶m砂∶m再生粗骨料∶m水∶m减水剂=430∶700∶950∶223∶2.22。养护28 d的混凝土立方体抗压强度平均值，C40为49.7 MPa，C90为94.6 MPa。
2、试验装置
高温试验在同济大学工程结构抗火实验室进行，试验加载装置如图2所示，将试件放置在试验炉门处。为隔离高温对剪力墙2个侧面以及顶梁与底座的影响，将2个侧面以及顶梁与底座的炉内部分用防火石棉包覆。在试件与炉膛间的空隙部分砌筑防火砖并用防火石棉填塞缝隙，以模拟单面受火的情况。由于试验条件有限，在试件顶部未施加竖向荷载和外部约束。
3、升温及降温
采用煤气燃烧升温，温度由室温（3次高温试验时室温均为12℃）开始，按照ISO 834标准曲线升温，达到预定受火时间后熄火。试件W2、W3、W4的受火时间分别为45、90、135 min。熄火后，先使用鼓风机鼓风，使炉温迅速下降到300℃左右，然后自然冷却。
二、试验现象
1、爆裂
高强混凝土在高温作用下容易发生爆裂，具体表现为受热表层发生爆炸性块体脱落。高温试验中，试件W2、W3的迎火面均发生了较严重的爆裂；熄火降温后，试件W2与试件W3的迎火面均出现了大面积的混凝土剥落及钢筋暴露现象。试件的爆裂情况见表2及图7，从表2和图7中可以看出，试件W4在爆裂持时、爆裂次数、爆裂面积、最大爆裂深度、爆裂体积方面均远小于试件W2和试件W3。这是因为再生混凝土板延缓了热量向内的传递，使得高强混凝土部分温度上升较慢，水分气化较慢且有足够时间排出；同时预制板对内部墙有约束作用，可以减少爆裂的发生。因此，采用C40再生混凝土剪力墙叠合形式对减轻高强混凝土剪力墙的爆裂程度效果明显。
2、裂缝
试件W2和试件W3背火面的裂缝分布如图8所示，可以看出，背火面裂缝基本沿竖向或横向分布，个别裂缝呈斜向分布。通过观察可以发现，试件背火面的竖向裂缝沿纵向分布筋的方向分布，横向裂缝沿水平分布筋的方向分布。试件W3背火面的裂缝多于试件W2，而且裂缝宽度明显大于试件W2，前者可见宏观裂缝，而后者较隐蔽、不易分辨。通过对比分析可以发现：受火时间对背火面裂缝的分布形态没有明显影响，但随着受火时间的增加，背火面裂缝的数量和宽度均有增大的趋势。试件W4的背火面没有观测到肉眼可见的裂缝。
注：图中数据代表爆裂深度（单位：mm）
图7 试件爆裂情况
结束语
现浇C90高强混凝土剪力墙在标准火灾作用下会发生严重爆裂现象。随着受火时间的增加，背7 9火面裂缝的数量和宽度均有增大的趋势。剪力墙在受火时内部存在很大的温度梯度；随着与迎火面距离的增加，最高温度的出现时间逐渐推迟。
参考文献：
[1]武学超.高强混凝土内置钢板剪力墙的抗震性能研究[D].华南理工大学，2014.