通过试验研究机制砂混凝土在高温情况下残余强度影响因素，制作C20,C30,C50混凝土试块，尺寸为100mm×100mm×100mm，龄期>28d。材料采用P·O42.5水泥，中砂为新添寨砂，碎石粒径为0.5～20mm，外加剂为聚羧酸高效减水剂。材料选择及配合比如表1所示，其中配合比为水泥∶粉煤灰∶砂∶减水剂。

　　 结合CECS 252∶2009《火灾后建筑结构鉴定标准》，制定以下试验步骤:(1)目测试块的完整情况，对试块进行编号并记录，然后称重(精确至g)并记录，且须记录试块尺寸(精确至mm)。(2)根据受火温度的不同，将同温试块送入高温炉进行加热试验，待达到预定温度后，保持恒温至预定时间。(3)对高温作用后的混凝土试块进行冷却，分为自然冷却和浸水冷却，其中自然冷却将试块从高温炉中取出后直接在自然条件下静置预定时间;浸水冷却将试块从高温炉中取出后浸水，时间≥10min，然后再在自然条件下静置>24h。(4)试块静置完成后称重并记录(精确至g)，并检查外观完整性(测量尺寸，精确至mm)，对于变化明显的试块记录并拍照。(5)用回弹试验和抗压试验测试试块残余强度，首先将试块置于压力试验机上加载，加热温度为500℃以下的试块加载20kN，加热温度为500℃以上的试块加载10kN;然后用回弹仪在试块2个相对侧面上各回弹8个数据，并记录回弹值;最后在压力机上进行破坏性试验，测出试块抗压强度和碳化深度。在试验过程中均匀加载，混凝土强度等级为C20时，加载速度为0.3～0.5MPa/s;混凝土强度等级为C30,C50时，加载速度为0.5～0.8MPa/s。

　　 共进行447组试验，每组试验3个试块，分组情况如表2所示。将分组标记后的试块置于烤箱中，模拟火灾现场;控制烤箱温度和时间，用于模拟不同温度下的火灾情况和火灾持续时间。火灾模拟结束后，采用自然冷却和浸水冷却的方式对试块进行冷却降温，当试块降为常温并静止预定时间后，测定试块受火后的残余强度，做好相应记录。观察试验现象可知，试块随着温度的升高灰青色逐渐变浅。

　　 不同恒定温度与残余强度的关系如图1,2所示，由图1,2可知，当温度≤300℃且自然冷却时，高温后混凝土残余强度降幅<30%，大于非人工机制砂混凝土降幅(10%左右)。当恒温300℃时，随着恒温时间的延长，试块残余强度基本保持不变或缓慢回升。这是因为混凝土内自由水蒸发，层间结合水也发生不同程度的分解，使混凝土中未熟化的水泥熟料发生重新熟化，使水泥结构更紧密，因此强度增加，且大于或等于由于受热破坏及水泥凝胶体与骨料黏结破坏造成的强度损失。当温度持续升高，>500℃后，试块残余强度开始大幅下降，这是因为混凝土内结合水大量损失，水泥凝胶体收缩，而骨料膨胀，二者间界面裂缝不断延伸，造成开裂破坏，使强度下降。

　　 混凝土在不同冷却方式下的残余强度对比如图3～5所示。由图3～5可知，对于C20混凝土，300℃下加热30min内时，浸水冷却后混凝土残余强度较高，随着加热温度的升高，自然冷却下混凝土残余强度相对较高;对于C30混凝土，300℃下加热60min内时，浸水冷却后混凝土残余强度较高，随着加热温度的升高，自然冷却下混凝土残余强度相对较高;而C50混凝土则在加热<700℃或500℃加热120min前，自然冷却下残余强度较高。加热温度达700℃或500℃加热120min后，各强度等级混凝土不同冷却方式下的残余强度变化规律趋于一致。

　　 出现上述试验现象的原因是，对于C20,C30混凝土，当温度为300℃时，混凝土内自由水逸出，内部C-S-H凝胶和水化硅酸钙脱水，水泥石结构孔隙率增加，水化物不再密实，由于水泥石收缩和骨料膨胀，二者交界处出现微裂缝，但裂缝并未贯通，此时，浸水冷却使失去的自由水和部分结合水得到补充，强度有所恢复;而C50混凝土由于内部水化物与骨料表面黏结较好，300℃时虽发生自由水逸出、凝胶脱水、失去结晶水的现象，使水泥石结构孔隙率变大，水化产物不密实，出现少量细纹，但骨料结构未发生变化，所以浸水时，自由水和结合水补充有限，强度恢复不明显;随着温度升高，混凝土内水泥水化物分解，骨料和水泥石的黏结变差，虽然浸水仍会发生水化反应，但高温后混凝土遇水骤然冷却，内外温度不均，形成温度差，导致混凝土内部产生大量收缩裂缝，加速强度的降低。当温度达700℃后，混凝土浸水后水化反应更活跃，生成更多的C-S-H凝胶和晶体，使得强度增加，温度较高时，混凝土内微裂缝数量较多，吸收的水分增加，所以浸水冷却对混凝土强度有恢复作用。

　　 1)当温度≤300℃且自然冷却时，高温后混凝土残余强度降幅<30%，大于非人工机制砂混凝土降幅。当温度达300℃时，随着加热时间的延长，试块残余强度基本保持不变或缓慢回升。当温度持续升高，>500℃后，试块残余强度开始大幅下降。

　　 2)高温后冷却方式对混凝土残余强度的影响较大。对于C20混凝土，300℃下加热30min内时，浸水冷却后混凝土强度较高;对于C30混凝土，300℃下加热60min内时，浸水冷却后混凝土强度较高;而C50混凝土不同，加热<700℃或500℃加热120min前，自然冷却下残余强度相对较高。加热温度达700℃或500℃加热120min后，各强度等级混凝土不同冷却方式下的残余强度变化规律趋于一致。