《科学报告》发表研究指出，含有粉煤灰陶粒的轻质骨料混凝土（LWAC）在经历高温暴露后，其稳态蠕变期长于普通骨料混凝土（NWAC）。该研究由董晓（Dong Xiao）团队主导，旨在探究不同骨料类型对混凝土高温处理后长期变形性能的影响。
实验采用单轴阶梯压缩蠕变测试，试样经受20℃至800℃的温度处理。研究重点对比分析了骨料类型对总应变、荷载诱导热应变（LITS）、蠕变变形及速率模式的影响，以直接评估普通与轻质骨料在热暴露及后续机械载荷下的响应差异。
在200℃以下，LWAC表现出比NWAC更高的荷载诱导热应变。具体而言，轻质混凝土的LITS比普通混凝土高出约83.3%。研究将此差异归因于轻质骨料较低的弹性模量，使其在初始应变响应上区别于密度更大的普通材料。
当温度超过400℃时，两者行为出现显著分化。NWAC的蠕变应变在此阈值下急剧增加。研究人员指出，骨料与水泥浆体在界面过渡区（ITZ）的热膨胀失配是加速变形的主要驱动因素，由此产生的内应力改变了普通混凝土的蠕变速率。
相比之下，含粉煤灰陶粒的LWAC展现出不同的响应机制。陶粒的多孔结构发挥了“热缓解”作用，有效抑制了材料内部微裂纹的扩展。因此，LWAC在高温暴露并承受持续载荷后，能够维持更长的稳态蠕变期，呈现出更稳定的变形特征。
扫描电子显微镜（SEM）分析为上述力学观测提供了微观结构证据。高温下，NWAC的界面过渡区出现了宽度达数微米的拉伸裂纹，这与普通试样蠕变应变的急剧增加相吻合。相反，LWAC试样在界面处保持了相对完整的结构，未出现NWAC中常见的微裂纹迹象。
研究还评估了伯格斯模型（Burgers model）在描述轻质混凝土蠕变数据中的适用性。该模型对LWAC蠕变数据的拟合度极高，决定系数（R-squared）达到0.99。这一高相关性验证了模型在刻画高温处理后LWAC减速蠕变与等速蠕变阶段的适用性，为该材料的特定蠕变阶段提供了数学表征框架。
该成果揭示了粉煤灰陶粒在高温环境下的变形机制，为轻质混凝土结构的耐火设计及灾后评估提供了理论依据。通过阐明多孔骨料如何缓解热应力并抑制裂纹扩展，研究为理解极端温度暴露后轻质混凝土的长期变形性能提供了新视角。
资料来源：bioengineer.org；原文发布日期：2026-10-24。本文为资料编译。