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摘要：高性能混凝土的结构比较致密，在高温条件下，容易出现裂缝，从而降低混凝土的性能，严重时导致施工安全事故。因此，需要明确高温暴露环境高性能混凝土性能退化规律，完善混凝土的设计工作。
关键词：高温暴露环境；高性能混凝土；性能退化规律
引言；
现代建筑工程施工中，混凝土材料的使用比较广泛，因此，其质量将直接对建筑质量产生影响。高性能混凝土一般用于特殊结构的建设，可以改善结构承载力和稳定性，但是其也有一定的缺陷，那就是受高温影响较大，故明确其之间的规律对于提高建筑安全性和质量具有辅助作用。
1、原材料和试验方法
1.1原材料
水泥强度为52. 5，应用硅酸盐水泥，其密度为3.05g/cm³，初凝与终凝时间分别是113.0min和146.0min，3d抗折强度是5.7MPa，28d抗折强度是9.2MPa，3d抗压强度是28.7MPa，28d抗压强度是60.1MPa。掺入粉煤灰、超细粉煤灰、偏高岭土等，提升其耐高温性能。各个材料的化学组成如下：水泥——CaO2为59.7%，SiO2为21.5%，AI2O3为5.8%，FeO3为4.0%，SO3为2.0%；粉煤灰——CaO2为4.1%，SiO2为50.8%，AI2O3为25.0%，FeO3为2.6%，SO3为0.3%；超细粉煤灰——CaO2为4.4%，SiO2为59.5%，AI2O3为28.6%，FeO3为2.6%，SO3为0.3%；偏高岭土——CaO2为0.4%，SiO2为46.9%，AI2O3为44.3%，FeO3为4.4%，SO3为0.2%。其中，粉煤灰、超细粉煤灰为球形颗粒形状，用于改善混凝土的流动性。
将石英碎石作为粗骨料，提高混凝土强度。河砂作为细骨料，粗骨料的压碎指标为5.2%，比重2.6g/cm³，吸水率为0.3%；细骨料的比重2.5g/cm³，吸水率为1.2%。其配级筛分结果如表1。外加剂为聚竣酸系减水剂，其含固量为35%，用量为胶凝材料重量的10%。
表1：骨料颗粒级配筛分结果
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1.2试验方式
本次共设计了5组试件，以分析粉煤灰和超细粉煤灰等对混凝土性能的影响，试验的配合比设计如表2。
表2：配合比设计（kg/m³）
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1.3测试方法
以坍落度表示新拌混凝土的工作性能，测试方法以GB/T 50080—2016为参考。
高温环境下混凝土物理性能有外观、吸水率、孔隙率、质量损失率。把制备好混凝土的试样置于标准养护室，时间28 d，取出擦干，测试方法以YB/T 5200-1993为参考，以GB/T 50081—2002为标准，在室温环条件下对混凝土的抗压强度进行测试，试件尺寸为100 mm X 100 mm X 100mm，试件成型后21h脱模，置于标准养护室养护28 d，干燥达到恒重标准，使用全自动马弗炉加热。以残余、相对残余强度比表达高温环境下的混凝土性能。模拟混凝土的火灾高温条件，试件升温速率设置为3℃/min，温度升高至200摄氏度、600摄氏度、800摄氏度、1 000摄氏度，均维持3 h；而后关闭马弗炉，在炉内冷却到室温。
以扫描电镜分别对高温和室温条件下试件的内部微观结构、形态进行观察。取抗压强度测试后断裂面处试样，置于酒精中，时间21 h，终止试件水化；测试前，真空条件下进行干燥，测试电压15 KV。
2、结果和讨论
2.1力学性能
在200~1 000 摄氏度的高温环境下，试件残余抗压强度演化有两个阶段：第一阶段温度和混凝土残余强度之间为较弱的正相关关系；第二阶段，温度和混凝土残余强度之间为负相关关系。详情见图1
图1：高温环境下混凝土的力学性能
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从试验结果可以看出：二元和三元复掺辅助胶凝材料可以提升混凝土耐热性能，因为辅助胶凝材料具有火山灰效应及微填充能力。因而，1 000℃条件下持续暴露3h后，其仍看保持较高的抗压强度。
2.2高温环境下混凝土物理性能
2.2.1质量损失
在温度的变化过程中，高性能混凝土的质量损失分为三个阶段：在第一个阶段，随着温度的升高，质量损失迅速增加，在温度升高到400摄氏度之前，混凝土质量损失几乎达到了10倍。这一期间主要表现为大量自由水的损失、C-S-H凝胶材料分解、铝酸盐水合物分解。第二阶段，在温度升高过程中，混凝土质量基本保持温度，这一期间是200~600摄氏度之间；第三阶段，随着温度的进一步提尕，在600摄氏度以上后，混凝土质量损失显著提高，因为温度超过600摄氏度之后，CH出现分解，孔结构逐步干燥，试件将比明显损害，出现开裂现象。
和基准混凝土比较，各试样在400摄氏度条件下，质量损失分别是0.3%、1.3%、1.7%、1.9%。主要是由于在400摄氏度条件下，
水合产物出现分解，产生了水，导致无水的水泥颗粒出现水化，生成了大量的C-S-H凝胶。其次，HPC-1出现的质量损失最高，因为掺入三元复掺辅助胶凝材料后，出现了大量的C-S-H凝胶。在600摄氏度条件下，含有辅助胶凝材料的高性能混凝土出现的质量损失较之基准混凝土更低，这是因为辅助胶凝材料中火山灰作用会消耗CH，当温度达到1 000℃时，试样质量损失降低了3.7%、8.4%、17.0%和25.3%。试验结果证实：掺入辅助胶凝材料能够改善高温条件下高性能混凝土的质量损失，其中二元/三元复掺辅助胶凝材料的掺入可以可以降低质量损失，因为 偏高岭土耐热性能较好。
2.2.2吸水率
在图2中，吸水率在高温条件下的变化规律分为两个阶段，第一阶段为温度在600摄氏度以下，这一期间，试件的吸水率一定程度提高，第二阶段为温度在600摄氏度以上，此时，随着温度的增加和混凝土吸水率见为显著的正相关关系。同时，试件内部结构劣化也会增加吸水率，残余强度则会发生陡降情况。和基准混凝土吸水率比较，掺入辅助胶凝材料后，混凝土的吸水率显著降低。各试件降低水平分别是8.0%、15.0%、20.0%、25.0%。试验结果证实：掺入辅助胶凝材料可以降低高温条件下混凝土吸。详情见图6。
图2 试件的吸水率测试结果
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2.2.3孔隙率
在图3中，试件空隙率和温度之间为正相关相关，因此高温会降低混凝土的强度。在温度为400摄氏度时，基准混凝土的孔隙率增加十分显著，高性能混凝则相对较低，但仍为升高趋势。温度达到600摄氏度时，高性能混凝土孔隙率为1 000摄氏度下的60%。因此认为，通过掺入辅助胶凝材料可以降低混凝土的孔隙率，减少高温对其强度的影响作用。这是因为骨料与水泥浆具有差异性的膨胀表现，水化产物分解后，形成了微裂纹，增加了孔隙度。
图3 混凝土孔隙率的变化分析
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结束语：
综上所述，在高温暴露的环境下，务必要了解高性能混凝土性能退化规律，从而有效地较少裂缝出现的几率，提高混凝土质量。
参考文献：
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