RPC高温爆裂的微细观孔隙结构与蒸汽压变化机制的研究  

作　　者：鞠杨[1,2] 刘红彬[2,3] 田开培[3] 刘金慧[3] 王里[3] 葛志顺[3] 

机构地区：[1]中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室,北京100083 [2]中国矿业大学(北京)岩石混凝土破坏力学北京市重点实验室,北京100083 [3]中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院,北京100083

出　　处：《中国科学：技术科学》2013年第2期141-152,共12页Scientia Sinica(Technologica)

基　　金：国家杰出青年科学基金(批准号:51125017);国家自然科学基金(批准号:50974125);教育部高等学校博士学科点专项科研基金(批准号:20110023110015);国家重点基础研究发展计划("973"计划)(批准号:2010CB226804);北京市教委共建项目资助

摘　　要：活性粉末混凝土(RPC)高温下易发生爆裂破坏,升温时RPC微细观孔隙结构与内部蒸汽压的变化与爆裂密切相关.本文采用压汞和SEM方法测试了素RPC200在室温至350°C七个温度水平下的微细观孔隙结构特征,分析了比孔体积、阀值孔径、最可几孔径等孔隙特征参数随温度变化的规律.通过自行研制的蒸汽压装置量测并分析了温升过程中素RPC200内部蒸汽压的变化机制.采用"薄壁球"模型定量分析了孔隙内部蒸汽压引发RPC爆裂的力学机理,并给出了球壁任意点的应力随饱和蒸汽压q(T)、球壁特征尺寸K变化的力学计算模型.研究表明:随温度升高,素RPC200的比孔体积、平均孔径、阈值孔径、最可几孔径等孔隙特征参数明显增大,200°C是阈值孔径和最可几孔径明显增加的门槛温度.单位质量的RPC孔隙体积增大主要来自于过渡孔与毛细孔的数量与体积增加.由于未形成有利于蒸发水逃逸的孔隙通道,快速达到饱和且难以有效释放的内部蒸汽压是导致RPC高温爆裂的直接原因.作者利用"薄壁球"模型给出了对爆裂起控制作用的壁厚范围.

关 键 词：活性粉末混凝土(RPC) 高温 爆裂 孔隙结构 蒸汽压 微细观 压汞法 

分 类 号：TU528[建筑科学—建筑技术科学]