-.z溫度對(duì)高性能混凝土熱力學(xué)性能影響的研究摘要：高性能混凝土熱力學(xué)性能對(duì)評(píng)價(jià)混凝土構(gòu)造的抗火反響至關(guān)重要。這篇文章展現(xiàn)了溫度對(duì)不同類型高性能混凝土熱力學(xué)性能的影響。分別研究了HSC〔高強(qiáng)混凝土〕,SSC〔自密實(shí)混凝土〕,FAC〔粉煤灰混凝土〕三種混凝土在0-800攝氏度下的比熱容、熱導(dǎo)率和熱膨脹系數(shù)。同時(shí)也研究了鋼纖維，聚丙烯纖維以及它們混合物對(duì)HSC和SCC的影響。實(shí)驗(yàn)構(gòu)造說(shuō)明在0-800攝氏度之間，與FAC和HSC相比，SCC具有更高的比熱容，熱導(dǎo)率和熱膨脹系數(shù)。利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出了不同熱力學(xué)性能的溫度函數(shù)。所得的熱力學(xué)性能關(guān)系的數(shù)據(jù)可以用來(lái)評(píng)估混凝土構(gòu)造在火災(zāi)下的反響。關(guān)鍵詞：熱力學(xué)性能自密實(shí)混凝土高強(qiáng)混凝土纖維混凝土熱膨脹系數(shù)簡(jiǎn)介混凝土由于有較好的防火性能，而在首先考慮防火平安的建筑物和其他建筑設(shè)施中有著廣泛的應(yīng)用。在過(guò)去的幾十年中，混凝土技術(shù)有了重大研究和開(kāi)展，并由此產(chǎn)生了高性能混凝土。高性能混凝土包括高強(qiáng)混凝土，自密實(shí)混凝土，粉煤灰混凝土和纖維混凝土，他們都有驕傲高的強(qiáng)度，耐久性而且經(jīng)濟(jì)，所以得到了廣泛的應(yīng)用。在建筑物中使用高性能混凝土要考慮他們的防火性能。但是，一些最近的研究結(jié)果說(shuō)明新型混凝土如高強(qiáng)混凝土并不能提供和普通混凝土一樣的抗火性能。評(píng)價(jià)建筑構(gòu)造的防火性能需要了解建筑材料的高溫性能。對(duì)于混凝土來(lái)說(shuō)，進(jìn)展防火性能分析需要的性能分析是熱學(xué)，力學(xué)，破壞，和一些特殊性能如火災(zāi)一起的脫落。熱學(xué)性能包括熱導(dǎo)率，比熱容，熱膨脹系數(shù)以及質(zhì)量損失。破壞性能如裂縫，力學(xué)性能如強(qiáng)度、破壞、和彈性模數(shù)，都對(duì)構(gòu)造的防火性能有很大的影響。除此之外，在一定荷載作用下由火災(zāi)引起的脫落，能夠改變混凝土構(gòu)造的防火反響。這些所有的性能隨溫度的改變而改變，同時(shí)受配合比，骨料類型，有無(wú)纖維和化學(xué)摻加劑的影響。最近的一些研究結(jié)果說(shuō)明，由HSC和SCC組成的構(gòu)造的防火性能較低，這是由于HSC和SCC的熱力學(xué)性能的不同。這同時(shí)也說(shuō)明HSC和SCC可以通過(guò)摻入鋼纖維和聚丙烯纖維來(lái)提高其抗火性能。然而，對(duì)于纖維是如何提高抗火脫落的研究很少。要想了解其作用機(jī)制需要知道混凝土高溫性能。雖然對(duì)于NSC的高溫性能有許多的數(shù)據(jù)可查，但是對(duì)于新型混凝土如HSC,SCC,FRC,和FAC卻沒(méi)有數(shù)據(jù)可查。這份研究的主要目的是評(píng)估高性能混凝土的熱力學(xué)性能，包括HSC,SCC和FAC的熱導(dǎo)率，比熱容和熱膨脹系數(shù)，同時(shí)也對(duì)纖維對(duì)性能的影響有所研究。熱導(dǎo)率和比熱容的測(cè)量*圍是20-800攝氏度，熱膨脹系數(shù)的測(cè)量*圍是20-1000攝氏度。利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出了簡(jiǎn)單的熱力學(xué)性能的溫度函數(shù)。研究意義火災(zāi)下溫度在混凝土構(gòu)造中的開(kāi)展很大程度上取決于建筑材料的熱力學(xué)性能，也就是混凝土和鋼筋。當(dāng)前，卻少有新型混凝土如HSC，SSC和FAC的熱力學(xué)性能的數(shù)據(jù)。這篇文章給出了熱導(dǎo)率和比熱容在20-800攝氏度以及熱膨脹系數(shù)在20-1000攝氏度的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。這些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出了熱力學(xué)性能與溫度的函數(shù)關(guān)系，這些函數(shù)關(guān)系可以用來(lái)計(jì)算溫度模型和鋼筋混凝土火災(zāi)下的反響?；炷恋臒崃W(xué)性能在眾多的建筑材料中，混凝土有較高的耐火性能。然而，一些最近的研究說(shuō)明新型混凝土如高強(qiáng)混凝土比普通混凝土抗火性能的低。新型混凝土的低抗火性能歸于強(qiáng)度的快速降低，剛度特性和火誘導(dǎo)剝落的發(fā)生。這種剝落經(jīng)常發(fā)生在高強(qiáng)混凝土中是由于低滲透率引起的混凝土高度壓實(shí)。剝落引起連接處混凝土的脫落，這使得鋼筋直接暴露在火中，導(dǎo)致構(gòu)件強(qiáng)度和剛度的快速降低。為預(yù)測(cè)構(gòu)造在火災(zāi)中的反響，了解連接構(gòu)件在火中溫度隨時(shí)間變化的函數(shù)是必要的。為了更好的描述這種溫度模型，我們就需要知道在20-800攝氏度之間的熱力學(xué)性能也就是熱導(dǎo)率，比熱容和熱膨脹系數(shù)。熱導(dǎo)率是當(dāng)溫度垂直梯度為1℃/m時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位水平截面積所傳遞的熱量?；炷林泻胁煌问降乃@些水的形式和多少嚴(yán)重影響著混凝土的熱導(dǎo)率?；炷恋臒釋?dǎo)率經(jīng)常采用穩(wěn)態(tài)法和瞬態(tài)法測(cè)量。在測(cè)量濕混凝土的熱導(dǎo)率時(shí)，瞬態(tài)法要優(yōu)于穩(wěn)態(tài)法，因?yàn)楦邷叵禄炷林械奈锘错懸馃崃康臄嗬m(xù)的損失。圖1顯示了NSC的熱導(dǎo)率的變化，陰影區(qū)顯示了不同實(shí)驗(yàn)過(guò)程給出的數(shù)據(jù)*圍。不同的實(shí)驗(yàn)者采用不同的實(shí)驗(yàn)儀器，實(shí)驗(yàn)方法在不同的實(shí)驗(yàn)條件下得出了不同的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。幾乎沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)方法來(lái)側(cè)量熱力學(xué)性能。一般來(lái)說(shuō)，室溫下普通混凝土的熱導(dǎo)率在1.4和3.6之間。熱導(dǎo)率隨溫度的增加而緩慢降低，且這種降低主要取決于混凝土的配合比，含水量和滲透性。比熱容是單位質(zhì)量物質(zhì)的熱容量，即使單位質(zhì)量物體改變單位溫度時(shí)的吸收或釋放的內(nèi)能。比熱容主要受混凝土含水量，骨料類型和密實(shí)度的影響。圖2顯示了普通混凝土隨溫度變化的比熱容，陰影區(qū)則顯示了不同研究者的研究數(shù)據(jù)*圍。這種變化的主要影響因素是實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的混凝土的含水量，骨料類型，實(shí)驗(yàn)環(huán)境和實(shí)驗(yàn)儀器。熱膨脹系數(shù)是等壓(p一定)條件下，單位溫度變化所導(dǎo)致的體積變化。由溫度升高引起的熱應(yīng)力導(dǎo)致了熱膨脹系數(shù)的線性變化?；炷恋臒崤蛎浵禂?shù)主要影響因素是水泥類型，含水量，骨料類型，溫度和混凝土的齡期?；炷恋臒崤蛎浵禂?shù)還受其他因素的影響，如含水量變化引起的附加體積的變化，化學(xué)反響〔水化反響，成分變化〕，有溫度變化引起的溫度應(yīng)力引起的裂縫。在*些情況下，由于加熱或溫度升高引起的水分的減少會(huì)導(dǎo)致熱收縮，并且這可能導(dǎo)致整體的體積減少，也就是說(shuō)收縮大于膨脹。圖3顯示了普通混凝土熱膨脹系數(shù)的變化數(shù)據(jù)，陰影局部表示了不同研究者給出的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)*圍。從圖中可以看出，熱膨脹系數(shù)從室溫的0增加到700攝氏度的百分之1.3，并且隨后在到達(dá)1000攝氏度時(shí)保持為一個(gè)常數(shù)?；炷吝B接處熱導(dǎo)率，比熱容，熱膨脹系數(shù)的不同影響著它們的溫度效應(yīng)。這反過(guò)來(lái)導(dǎo)致了火災(zāi)下構(gòu)造構(gòu)件的響應(yīng)的不同。例如，熱導(dǎo)率增加百分之十會(huì)導(dǎo)致更高的構(gòu)件溫度的增加，從而會(huì)引起混凝土構(gòu)造百分之五的抗火性能的降低。由此，可靠的熱導(dǎo)率，比熱容，熱膨脹系數(shù)數(shù)據(jù)是得到較好的抗火性能評(píng)價(jià)的關(guān)鍵。以往的研究說(shuō)明普通混凝土的熱力學(xué)性能變化較大。這種變化可能是在試驗(yàn)過(guò)程中由于采用不同的試驗(yàn)方法，實(shí)驗(yàn)儀器的短缺，不同的實(shí)驗(yàn)條件引起的。除此之外，對(duì)于新型混凝土如HSC,FAC,SCC,FRC的高溫下的熱力學(xué)性能的研究數(shù)據(jù)是有限的。實(shí)驗(yàn)程序這個(gè)綜合復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)是利用HSC,SCC,FAC三種混凝土來(lái)測(cè)量熱力學(xué)性能。為了更好的研究纖維對(duì)熱力學(xué)性能的影響，鋼纖維，聚丙烯纖維及其化合物分別摻入了HSC和SCC。不同的溫度條件下測(cè)量不同試件的熱導(dǎo)率，比熱容和熱膨脹系數(shù)。配合比和實(shí)驗(yàn)樣本三種混凝土，HSC,SCC,FAC用來(lái)制作測(cè)量熱力學(xué)性能的樣本，還有三種纖維，鋼纖維，聚丙烯纖維，及其混合物分別摻入到HSC,SCC中。試件編號(hào)分別為HSC,HSC-S,HSC-P,HSC-H;SCC,SCC-S,SCC-P,SCC-H,在這其中S,P,H分別代表鋼纖維，聚丙烯纖維和他們的混合物。所有的混凝土均使用普通水泥，最大直徑為10mm的石灰?guī)r粗骨料和自然沙子作為細(xì)骨料。為到達(dá)預(yù)計(jì)的混凝土配合比，參加一些礦物添加劑，如硅粉，粉煤灰。對(duì)于纖維加強(qiáng)HSC和SCC，摻入了商業(yè)可用纖維如Novocon*R型剛纖維和monofilament型聚丙烯纖維。鋼纖維長(zhǎng)38mm，直徑1.14mm，抗拉強(qiáng)度為966MPa。聚丙烯纖維采用不吸水類型的，長(zhǎng)為20mm，比重為0.91，熔點(diǎn)為162攝氏度。HSC-S和SCC-S中的鋼纖維每立方米中45Kg，約占質(zhì)量的百分之一點(diǎn)七五。HSC-P和SCC-P中的聚丙烯纖維為1Kg每立方米，占總質(zhì)量的百分之0.05，HSC-H和SCC-H中，鋼纖維和聚丙烯纖維分別為42Kg每立方米和1Kg每立方米，分別占總質(zhì)量的百分之1.75和0.05。每一類型的混凝土，試件的制作體積為：柱面為9075*150mm，棱柱體為10100*100*300mm,試件在澆筑一天后出模，保養(yǎng)環(huán)境是百分之六十的濕度和二十?dāng)z氏度。圓柱試件的抗壓試驗(yàn)在澆筑后的7天，28天，90天進(jìn)展，混凝土棱柱體用來(lái)做升溫下的混凝土的熱力學(xué)性能測(cè)試。熱力學(xué)性能的測(cè)試在混凝土澆筑后九十天的四個(gè)月內(nèi)進(jìn)展。表1給出了詳細(xì)的混凝土配合比組成和實(shí)驗(yàn)條件，表2給出了不同齡期混凝土的抗壓強(qiáng)度?；旌衔铮琇imus,顯示了石灰?guī)r可以提高混凝土的流動(dòng)性。工業(yè)副產(chǎn)品硅粉，粉煤灰和礦渣在制作HSC的過(guò)程中具有膠結(jié)特性。為了得到適當(dāng)?shù)呐浜媳仍赟CC，HSC,FAC和FRC中摻入了化學(xué)添加劑如增塑劑，緩凝劑，減水劑。FAC與其他混凝土相比有較高的強(qiáng)度。HSC和SCC有混凝土生產(chǎn)廠提供，而FAC是在實(shí)驗(yàn)室條件下自行配制。這也可能是FAC基友較高強(qiáng)度的原因之一。實(shí)驗(yàn)儀器熱力學(xué)性能的測(cè)量采用商業(yè)可用儀器。比熱容和熱導(dǎo)率的實(shí)驗(yàn)儀器為HotDiskTPS2500S熱能靜態(tài)分析儀。實(shí)驗(yàn)儀器和火爐相連接，試件放在火爐里，這樣試件就可以暴露在火中并可以到達(dá)預(yù)計(jì)的溫度。目前的實(shí)驗(yàn)儀器就是利用瞬態(tài)平面熱法來(lái)測(cè)量實(shí)驗(yàn)材料在室溫到800攝氏度之間的熱力學(xué)性能。水平探測(cè)器放在試件的兩等分之間，這個(gè)傳感器即可以作為一個(gè)發(fā)熱器同時(shí)又可以作為一個(gè)探測(cè)器〔電阻溫度計(jì)〕。傳感器使用kapton或mica與外界隔絕。Kapton傳感器用于0-200攝氏度的測(cè)量，Mica傳感器用于100-800攝氏度之間的測(cè)量。當(dāng)使用穩(wěn)態(tài)加熱器時(shí)，傳感器溫度開(kāi)場(chǎng)升高熱量開(kāi)場(chǎng)在試件中傳播時(shí)就開(kāi)場(chǎng)進(jìn)展測(cè)試。在測(cè)量的過(guò)程中試件的溫度擴(kuò)散要均勻。圖4則說(shuō)明了mica傳感器被安裝在放在樣品器組件中的兩個(gè)混凝土試件之間。樣品器組件同時(shí)也安裝在火爐中以便試件可以暴露在高溫下。對(duì)熱膨脹系數(shù)的測(cè)量，使用的是TMA。TMA利用中心可移動(dòng)的線性可差動(dòng)傳感器〔LVDT〕，LVDT可以把與試件直徑改變相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)輸出。TMA可用于測(cè)量混凝土試件在室溫到1000攝氏度的直徑變化。平頭針標(biāo)準(zhǔn)膨脹探測(cè)器安放在混凝土試件上，同時(shí)有靜力器以保證探頭的固定。試件的溫度不斷升高，探針的移動(dòng)則說(shuō)明試件的膨脹或收縮。實(shí)驗(yàn)過(guò)程用TPS進(jìn)展熱導(dǎo)率和比熱容的測(cè)量，試件尺寸是60*60*25mm的棱柱體，熱膨脹系數(shù)的測(cè)量采用的之間按尺寸是10*10*18的棱柱體。試件自然風(fēng)干，并且外表光滑以便可以與傳感器較好的連接。熱導(dǎo)率和比熱容的測(cè)量有13個(gè)溫度測(cè)量點(diǎn)分別是20,100,200,300,400,450,500,550,600,650,700,750和800攝氏度。較高溫度采用較小的增量是為了更好的得到混凝土熱力學(xué)性能。熱力學(xué)性能研究的混凝土的齡期是不小于六個(gè)月?；炷猎嚰旁谂cHotDisk相連的火爐中。目標(biāo)溫度，傳感器電阻以及測(cè)量時(shí)間都有程序設(shè)定。每一次實(shí)驗(yàn)，火爐的溫度都要到達(dá)目標(biāo)溫度，并且要保持到整個(gè)試件到達(dá)目標(biāo)溫度。在這個(gè)過(guò)程中，熱導(dǎo)率和比熱容有數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)展收集。然后把火爐溫度升高到下一個(gè)目標(biāo)溫度直到溫度到達(dá)800攝氏度。每升高100攝氏度大約平均需要25分鐘，升高50攝氏度大約需要17分鐘。假設(shè)要整個(gè)試件到達(dá)目標(biāo)溫度，每升高100攝氏度需要300分鐘，升高50攝氏度需要210分鐘。這樣一個(gè)完整的實(shí)驗(yàn)過(guò)程需要大約52個(gè)小時(shí)。圖5顯示了不同目標(biāo)溫度的時(shí)間溫度增長(zhǎng)關(guān)系，試件和火爐溫度有HotDisk軟件控制。一旦進(jìn)展一個(gè)給定溫度的測(cè)量，火爐溫度就會(huì)升高到下一個(gè)目標(biāo)溫度，并保持到整個(gè)試件到達(dá)目標(biāo)溫度。為證明試驗(yàn)的可靠性，會(huì)進(jìn)展同一類型混凝土的重復(fù)試驗(yàn)。為此會(huì)選擇3個(gè)SCC和2個(gè)HSC進(jìn)展整個(gè)溫度*圍的重復(fù)測(cè)量。熱導(dǎo)率和比熱容的變化*圍保持在百分之五以內(nèi)，才可以證明試驗(yàn)的可靠性。對(duì)熱膨脹系數(shù)的測(cè)量，試驗(yàn)樣本使用ASTME831-06。然而，由于混凝土是水化材料，試件采用棱柱體形式，因此它們可以有根本一致的骨料和水泥含量。貫穿于整個(gè)試驗(yàn)溫度中三個(gè)TMA用于測(cè)試三種不同類型的混凝土。在熱膨脹系數(shù)的測(cè)量中，混凝土?xí)r試件TMA可移動(dòng)外表的支座上，探針?lè)旁谠嚰?。溫度增長(zhǎng)取決于特定試驗(yàn)的溫度*圍。一但試件放在TMA的外表，試驗(yàn)就開(kāi)場(chǎng)了并且有軟件來(lái)控制記錄隨溫度增加試件直徑的變化。對(duì)于混凝土試件，設(shè)定溫度是每分鐘升高5攝氏度。這樣每個(gè)試件需要三小時(shí)二十分鐘到達(dá)目標(biāo)溫度1000攝氏度。圖6顯示了熱膨脹系數(shù)實(shí)驗(yàn)中的溫度坡度。結(jié)果及討論實(shí)驗(yàn)所得的熱導(dǎo)率，比熱容和熱膨脹系數(shù)性能在下一節(jié)給出。實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)用于討論熱力學(xué)性能不同參數(shù)的作用。熱導(dǎo)率圖7顯示了HSC,SCC,FAC的熱導(dǎo)率的時(shí)間函數(shù)關(guān)系。室溫下三種混凝土的熱導(dǎo)率在2.4和3.3之間。這三種混凝土在室溫到400攝氏度之間都隨溫度的升高而降低，在400-500攝氏度之間根本保持不變，隨后到800攝氏度又呈下降趨勢(shì)。這種趨勢(shì)可能是由于在加熱過(guò)程中混凝土中含水量發(fā)生變化。0-400攝氏度之間熱導(dǎo)率的迅速下降是由于隨溫度升高混凝土中的自由水蒸發(fā)導(dǎo)致了混凝土中含水量的下降造成的。400-500攝氏度之間的微小變化是混凝土中結(jié)合水的別離造成的。500攝氏度以后熱導(dǎo)率緩慢降低是水化硅酸鈣中少量強(qiáng)結(jié)合水的蒸發(fā)。FAC的熱導(dǎo)率變化趨勢(shì)和HSC的變化趨勢(shì)根本一致。結(jié)果就是FAC和HSC的熱導(dǎo)率沒(méi)有較大的區(qū)別。SCC的熱導(dǎo)率也有相似的趨勢(shì)，但是在600攝氏度以后SCC比其他混凝土的熱導(dǎo)率稍高。這可能是由由于摻入了較多的化學(xué)物質(zhì)，提高了水中的可溶解的化學(xué)離子的數(shù)量。化學(xué)離子的數(shù)量的增多提高了SCC的熱導(dǎo)率。圖8和圖9分別給出了纖維對(duì)HSC和SCC熱導(dǎo)率隨溫度變化的影響。對(duì)于HSC，這種趨勢(shì)顯示了鋼纖維，聚丙烯纖維及其混合物的摻入在600攝氏度之前對(duì)熱導(dǎo)率的改變沒(méi)有較大作用。在600攝氏度以后，纖維對(duì)加強(qiáng)纖維混凝土SCC有輕微影響。這種趨勢(shì)與水化硅酸鈣的水化作用以及鋼纖維本身有較大熱導(dǎo)率有關(guān)。對(duì)于SCC，纖維對(duì)其熱導(dǎo)率有影響，因?yàn)榕cSCC-P相比，SCC-S,SCC-H有較高的熱導(dǎo)率。這可能是由于鋼纖維的熱導(dǎo)率比聚丙烯纖維的熱導(dǎo)率高。然而，如圖9所示，SCC的三種含有纖維的熱導(dǎo)率在整個(gè)的實(shí)驗(yàn)溫度過(guò)程中有相似的趨勢(shì)。比熱容圖10給出了FAC,SCC和HSC隨溫度變化的比熱容。三種類型混凝土的比熱容在400攝氏度之前根本保持為常數(shù)，400-650攝氏度之間呈增大趨勢(shì)，650-800攝氏度之間又保持為一個(gè)常數(shù)。相比擬而言，SCC和FAC有較高的比熱容，原因是SCC和FAC比HSC的滲透率低，較多的熱量用于釋放結(jié)合水。表3則給出了不同混凝土的滲透性?？梢钥闯鯯CC和FAC的滲透率低于HSC的滲透率。由于多余的熱量用于混凝土中的結(jié)合水，所以SCC和FAC有較高的比熱容。Kodur和Sultan研究說(shuō)在600攝氏度以后HSC的比熱容受水泥砂漿與骨料理化反響的影響。這同樣用于FAC和SCC.在600攝氏度以后一局部的熱量用于提高碳酸鹽骨料混凝土的溫度。與HSC相比，SCC和FAC600-700攝氏度之間比熱容的顯著提高是因?yàn)镾CC和FAC中含有較多的化學(xué)及礦物成分。圖11和圖12分別給出了纖維對(duì)HSC和SCC的比熱容的作用。鋼纖維，聚丙烯纖維和他們的混合物對(duì)混凝土的比熱容有些許影響。400攝氏度以前三種混凝土的比熱容保持不變，但400攝氏度以后纖維對(duì)混凝土的比熱容有輕微的影響。600攝氏度以前鋼纖維和混合物纖維與聚丙烯纖維對(duì)混凝土的影響相似，但在600-800攝氏度之間，含有聚丙烯纖維的混凝土的比熱容有所降低。HSC-S和HSC-H中的鋼纖維有助于控制裂縫在高溫下的發(fā)生及增長(zhǎng)，由此混凝土的密實(shí)度并沒(méi)有降低。所以也就有較大的比熱容。然而，對(duì)于HSC-P，在燃燒后聚丙烯纖維遭到破壞，導(dǎo)致了混凝土多孔性的增加。結(jié)果就是，由于有較多的裂縫，HSC-P混凝土滲透性增加，在較高溫度時(shí)HS-PO有較低的熱導(dǎo)率。圖12說(shuō)明了與SCC-P相比，SCC-S和SCC-H有相似的裂縫控制和密實(shí)度保持。熱膨脹系數(shù)圖13給出了HSC,SCC,FAC熱膨脹系數(shù)的溫度函數(shù)變化。所有混凝土的熱膨脹系數(shù)均隨溫度的增加而增加。三種混凝土的熱膨脹系數(shù)在20-600之間均隨溫度的升高而顯著增加，主要原因是混凝土中的組織骨料和水泥砂漿的存在；在600-800攝氏度之間，由于在水化過(guò)程中化合水的蒸發(fā)引起收縮而使熱膨脹系數(shù)比擬平緩；在800攝氏度以后，熱膨脹系數(shù)重新隨溫度的增高而增大，是由于出現(xiàn)微小裂縫以后石灰石骨料的脫碳反響。由于水泥基質(zhì)中氫氧化鈣在800攝氏度的水化，使得混凝土在800-1000攝氏度之間的熱膨脹系數(shù)最大。與此同時(shí)，石灰石骨料中的結(jié)合水蒸發(fā)并導(dǎo)致了熱膨脹系數(shù)的最大。在圖13中我們可以看到，在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中SCC的熱膨脹系數(shù)比其它兩種混凝土稍高。這可能是由于SCC含有較高的化學(xué)和礦物混合物以及較低的滲透率.在800-1000攝氏度之間FAC出現(xiàn)熱收縮，可能是混合物中含有粉煤灰。Shehata已經(jīng)證明粉煤灰可以減少混凝土的膨脹，并且這種減少取決于粉煤灰體積的大小。圖14給出了纖維對(duì)SCC和HSC熱膨脹系數(shù)的影響。纖維對(duì)SCC和HSC的熱膨脹系數(shù)均有影響。對(duì)于HSC，纖維的摻入降低了它的熱膨脹系數(shù)。一般來(lái)說(shuō)，這種作用在400-1000攝氏度之間最為明顯。這可能跟鋼纖維的不同熱膨脹系數(shù)和鋼纖維對(duì)裂縫產(chǎn)生的控制作用有關(guān)，纖維的摻入提高了SCC的熱膨脹系數(shù)。而聚丙烯纖維對(duì)HSC和SCC熱膨脹系數(shù)的提高的作用最小。總的來(lái)說(shuō)，SCC比HSC的熱膨脹系數(shù)高出百分之零點(diǎn)四。熱力學(xué)性能的關(guān)系利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到SCC，HSC，F(xiàn)AC的熱力學(xué)性能的函數(shù)關(guān)系。熱力學(xué)性能用如下形式為表示：熱導(dǎo)率和比熱容在20-800攝氏度間及熱膨脹系數(shù)在20-1000攝氏度間的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)關(guān)系。實(shí)驗(yàn)關(guān)系以線性回歸為根底。對(duì)于回歸分析，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作為因變參數(shù)而溫度做為自變參數(shù)。Minitab軟件可以通過(guò)回歸分析發(fā)現(xiàn)線性規(guī)律。數(shù)據(jù)模型的準(zhǔn)確性用R2表示，R2表示與預(yù)測(cè)相關(guān)的數(shù)據(jù)的偏差的百分率。函數(shù)R2的值在0和1之間，如果為1則表示方程與預(yù)測(cè)想吻合。與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相符合的R2的值在符合0.84和0.9之間，就說(shuō)明熱力學(xué)性能比擬合理。由于纖維的作用不是很明顯，所以在這里的關(guān)系式同樣適用于加強(qiáng)纖維的HSC和SCC，除非特別注明。熱導(dǎo)率實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)清楚的說(shuō)明熱導(dǎo)率主要受高性能混凝土的類型和溫度變化的影響。為了反映這種趨勢(shì)，分別給出了SCC，HSC，F(xiàn)AC的表達(dá)式。每一種類型混凝土的熱導(dǎo)率表達(dá)式在兩個(gè)溫度*圍給出，分別是20-400攝氏度和400-800攝氏度之間，表達(dá)式如