文|史心眼编辑|史心眼前言混凝土是一种广泛使用的建筑材料，它的抗压强度比抗拉强度高。
混凝土抗拉强度较低，抗裂缝扩展能力较弱。
裂缝的扩展对混凝土构件造成破坏，高温对构件的破坏加剧。
混凝土可能会暴露在高温下，如烟囱、熔炉、机场跑道、发生金属熔化的工厂和有火灾危险的建筑物。
高温会导致其微观结构发生严重的物理和化学变化，影响其机械和耐用性能。
混凝土暴露于高温后的行为是评估剩余强度和结构恢复或破坏的可靠性的关键。
然而，研究高温下混凝土的规格对于构件的安全设计至关重要，并且可以深入了解其在高温下的行为。
如果在设计过程中不采取必要的措施，在高温下暴露可能会造成不可挽回的生命财产损失。
实验研究对于监测混凝土构件在这些情况下的确切行为至关重要，然而，这需要大量的时间和成本，并且在测试过程中可能会造成伤害。
试验结果表明，当温度低于200℃时，高温对混凝土力学性能的影响微乎其微。
另一方面，在400°C以上的温度下观察到显著变化。
拉伸强度和抗压强度之间的比较表明，高温暴露导致的拉伸强度脆弱性大于抗压强度。
材料特性本研究胶凝材料为普通2型波特兰水泥，细骨料为河砂，最大粒径为4mm，比重为2.81。
天然粗集料为钙质，最大粒径为19mm。
钢纤维为钩端，长度为30mm，长径比为37.5，抗拉强度为1100MPa。
纤维在28,500,650和700°C温度下，可以看出，在低于500℃的温度下，钢纤维的外观没有变化。
温度升高会引起纤维的氧化和表面积的损失，从而导致纤维界面附着力的丧失。
实验步骤本文研究了钢纤维对普通强度混凝土（N）抗拉性能的影响，建立了钢纤维增强混凝土高温抗拉强度的预测方程。
为此，对钢纤维的掺入进行了研究，并与素混凝土（N）进行了比较。
钢纤维在混凝土配合比中的体积分数为0.25%（St25）和0.5%（St50）。
在拌制方案的第一阶段，先加入骨料和水泥，用三分之一的拌水搅拌2分钟，然后将纤维逐渐加入运行中的搅拌机中搅拌3分钟，最后将剩余的水倒入混合物中再搅拌2分钟，达到均匀混合。
每种混合料分别浇铸3个立方体试件和3个圆柱形试件的抗压强度和抗拉强度，并给出其平均值。
所有标本均浇铸，24h后脱模，24±2℃水浴浸泡28天。
在制定加热程序之前，所有标本在温度为25-30°C，相对湿度为50-60%的实验室中保存14天，以避免因过度受潮而发生爆炸性剥落。
加热方式由于试样中游离水含量较高，在加热过程中会发生剥落，故将试样从水箱中取出后，在实验室环境中固化14天。
这一技术得到了前人的证实。
浇注42天后对试样进行加热，在热态下进行试验。
升温速率为1-3℃/min，为保证试样始终处于稳态热状态，当温度达到目标温度时，在炉内保持180分钟。
所有试验均在试样出炉后立即进行，试验由3000千牛试验机进行。
尽管离开熔炉后会发生温度下降，但对于试样的核心来说，这是可以忽略不计的。
整个测试期间的混凝土温度几乎是恒定的，结果表明，混凝土核心在1min后的温度下降为0.5℃。
为了避免过度的温度损失，从炉中取出样品后的测试时间应在10分钟以下。
也通过这种方法研究了高温条件下混凝土的特性，在本研究中，这个持续时间在1-3分钟的范围内。
检测方法为了防止温度下降，在完成加热过程后，立即用钢桨将样品从炉中取出，并放置在移动台上，以便在千斤顶附近转移。
然后，用耐高温手套和镘刀将它们放在千斤顶下。
然后进行抗压和抗拉强度测定。
钢纤维对材料力学性能的影响室温下的试验分别在养护28天和42天后进行，实验结果为三个重复的平均值、变异系数（C.o.V）和标准差（St.Dev.）。
结果表明，纤维掺入量为0.25%和0.5%时，其28天抗拉强度分别提高了24.53%和22.37%。
42天标本的相应改善率分别为28.15%和26.32%，钢纤维限制毛裂纹扩展，提高抗拉强度。
在试件劈裂过程中，应力从水泥基体向纤维转移，提高了混凝土的抗拉强度。
另一方面，钢纤维的掺入造成了抗压强度的损失。
结果表明:St25在养护28天和42天后的抗压强度分别比普通混凝土低5.75%和1.53%;0.5%钢纤维掺入后，普通混凝土28天和42天抗压强度分别降低6.79%和1.96%。
钢纤维的加入导致可加工性降低，从而导致压实不足。
此外，由于纤维分布不均匀而产生的球化效应导致混凝土结构脱离。
这些问题似乎是抗压强度损失的原因，抗压强度从40提高到80，抗拉强度提高了86.51%。
普通混凝土高温抗拉强度可以看出，在低于300℃的温度下，热态下的实验抗拉强度低于残余抗拉强度。
这可归因于自由水蒸发产生的内部压力的影响，此外，在300-400°C的温度下，热状态下的拉伸强度有所增加。
测试了混凝土在热状态下的抗拉强度，报告了λT的增加温度分别为350°C和400°C。
研究中缺乏这种增加是由于在这些温度范围内缺乏实验数据，例如，测试了混凝土在高达250℃高温状态下的抗拉强度，而在研究中，没有在200至400℃的温度下进行测试。
然而，对于冷却后进行测试的标本，据报道，残余抗拉强度呈下降趋势。
在100°C的温度下，研究提出的模型与实验结果略有差异。
在200°C的温度下进行比较，与实验结果也有轻微偏差。
报告的实验抗拉强度与250°C温度下的抗拉强度评估偏差可以忽略不计，游离水在350°C的温度下蒸发。
因此，基于热态试验提出的模型与先前提出的模型基本一致。
同时，将提出的模型与热态下的实验结果进行对比，结果表明，在600℃温度下，拉伸强度计算值与实验值相同。
这些比较表明，对混凝土归一化抗拉强度的总体趋势估计精度较高。
用式求得的抗拉强度，以及与实验结果的偏差可以看出，评估数据与实验数据的平均偏差为11.55%，说明该方程具有较高的精度。
450、650和800℃温度下断裂表面的破坏模式，可以看出，在低于500°C的温度下，骨料对混凝土的抗拉强度行为有很大的作用。
在高于500℃的温度下，微观结构中裂纹的扩展和热膨胀系数的不相容导致了骨料的分离。
由于这些理由，有助于负载限制的聚合数量减少。
此外，800°C温度下断裂试样的红色表面表明试验是在高温条件下进行的。
高温下钢纤维混凝土抗拉强度普通混凝土和纤维混凝土在不同温度下的劈裂抗拉强度变化基本相似，可以观察到，所有的试样都经历了高达200°C的降低。
在此温度下，St25和St50的抗拉强度几乎相当，钢纤维的掺入提高了普通混凝土的抗拉强度。
界面黏附和钢纤维的机械锚定似乎是钢纤维抗拉强度增加的另一个原因，钢纤维的加入使热量在混凝土内部容易传递，从而减少了热应力和裂缝的扩大。
在650和800℃时，拉伸强度提高的速率下降。
这可归因于高温对键合性能损失的影响，过去的研究表明，纤维的性能在500°C以下不会发生变化，在更高的温度下会下降。
钢纤维在800℃时的屈服应力和极限应力分别为环境温度的15%和25%。
钢纤维性能的这些变化导致钢纤维在500℃以上抗拉强度呈下降趋势，此外，钢纤维的膨胀会在钢纤维周围产生径向裂纹，这也是导致抗拉强度损失的另一个原因。
St25和St50的抗拉强度预测值与实验结果的平均偏差分别为7.68和5.58%，当温度低于200℃时，钢纤维混凝土的抗拉强度呈下降趋势。
随着温度的进一步升高，拉伸强度提高，并在350℃时达到峰值。
由于内部固化条件，这是400°C温度下强度增加的原因，波特兰石被消耗以产生更高含量的CSH凝胶。
XRD结果表明，温度从28℃升高到400℃，CaCO3的强度增大从12.2%增加到19.8%，证明了波特兰脱碳的合理性。
当温度高于350℃时，拉伸强度总体呈下降趋势。
钢纤维的氧化和腐蚀导致钢纤维的横截面损失是钢纤维抗拉强度损失的另一个原因，在测试温度下，添加0.25和0.5%的钢纤维可使拉伸强度平均提高58.48%和80.29%。
同时，钢纤维掺量越大，拉伸强度的增加速率越高。
这是由于在拉伸面上存在较高剂量的纤维，由于骨料与水泥基体分离，纤维的加入提高了平面混凝土的抗拉强度。
钢纤维的加入提高抗拉强度的另一个原因是钢纤维的导热性，在含有钢纤维的试样中，热量很容易传递，从而导致应力减小。
这一问题减少了裂纹的发展，从而提高了抗拉强度。
结论在高温下，普通混凝土和钢纤维混凝土的抗拉强度总体变化趋势基本一致。
在低于200°C的温度下，由于千斤顶的同时作用和自由水的蒸发，它们经历了突然的损失。
对先前实验结果的回顾表明，在暴露于高温后进行测试的标本没有发生这种损失。
200°C以后，由于高压灭菌条件下未水化水泥的水化作用，它们恢复了强度。
另一方面，随着温度的升高，普通混凝土和钢纤维混凝土的抗拉强度均呈下降趋势。
钢纤维的掺入提高了素混凝土在高温下的抗拉强度，添加0.25和0.5%钢纤维后，试样的高温拉伸强度平均提高58.48%和23.81%，这些值适用于含有钩端钢纤维的混凝土。
抗压强度对混凝土抗拉强度影响较大，室温下抗压强度由20.1提高到84.45，抗拉强度提高169.4%。
利用本研究的试验数据，通过回归分析，提出了常温下普通混凝土抗拉强度的高精度预测方程。
将本文提出的方程与前人的方程进行对比，发现在抗压强度40-60MPa范围内最为吻合。
进一步验证该方程，结果表明，预测得到的抗拉强度与实验值的平均偏差为7.53%，说明了该方程的准确性。
参考文献1.《高强混凝土研究进展报告》，1984年2.《不同强度钢纤维混凝土的力学性能评价》，2018年3.《高温下混凝土中钢纤维的粘结滑移行为》，2017年4.《钢纤维和温度对活性粉末混凝土力学性能的影响》，2021年5.《在实验室制作和养护混凝土试样的标准实施规程》，2012年