鋼纖維在超高性能混凝土中增強(qiáng)增韌作用的研究.pdf

1、超高性能混凝土(UltraHigh PerformanceConcrete,UHPC)是通過摻加超細(xì)輔助性膠凝材料和高效減水劑，在滿足工作性能的前提下降低水膠比、減小孔隙率和增加密實(shí)性而得到的一種具有超高強(qiáng)度、高韌性和優(yōu)異耐久性的新型水泥基材料。這些優(yōu)異性能可使UHPC構(gòu)件的尺寸和自重顯著變小，抗震性和抗海水腐蝕性能明顯提高。然而其膠凝材料用量大，高溫蒸汽養(yǎng)護(hù)導(dǎo)致高耗能和低生產(chǎn)效率，摻入鋼纖維后其成本也大大提高，這都使得其在實(shí)際工程中的

2、廣泛應(yīng)用受到限制。
　　本文通過流動(dòng)性、抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度和彎曲韌性、單軸壓縮和沖擊壓縮試驗(yàn)，研究了鋼纖維單摻和混雜對(duì)UHPC靜態(tài)和動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明：
　　隨著鋼纖維體積摻量的增加，UHPC的流動(dòng)度呈線性下降，抗壓強(qiáng)度逐漸增大，但增幅在減小，抗折強(qiáng)度也逐漸增大，但增幅差異較大，初裂強(qiáng)度和初裂撓度變化不大，但峰值強(qiáng)度和峰值撓度不斷增加，韌性顯著增強(qiáng)。當(dāng)依次摻入2％的直線形、波紋形和端鉤形鋼纖維時(shí)，UHPC的抗壓強(qiáng)度

3、、初裂強(qiáng)度和初裂撓度提高不大，但抗折強(qiáng)度、峰值強(qiáng)度和峰值撓度提高較大，韌性逐漸增強(qiáng)。根據(jù)荷載-撓度曲線的特點(diǎn)提出了UHPC的荷載-撓度曲線模型，并結(jié)合最小二乘擬合方法對(duì)實(shí)測的荷載-撓度曲線進(jìn)行了擬合，發(fā)現(xiàn)擬合結(jié)果較好。
　　當(dāng)鋼纖維總體積摻量保持2%不變時(shí)，隨著短纖維體積摻量的增加，UHPC的流動(dòng)度、抗壓和抗折強(qiáng)度都先提高后降低，當(dāng)0.5%的長纖維和1.5%的短纖維混雜時(shí)，流動(dòng)度最大，而當(dāng)1.5%的長纖維和0.5%的短纖維混雜時(shí)，

4、抗壓和抗折強(qiáng)度最大?；祀s纖維對(duì)UHPC的初裂強(qiáng)度和初裂撓度影響不大，但對(duì)峰值強(qiáng)度和峰值撓度影響較大，當(dāng)1.5%的長纖維和0.5%的短纖維混雜時(shí)，韌性指數(shù)η5最大，而當(dāng)2%的長纖維單摻時(shí)，韌性指數(shù)η10和η20最大，此后隨著短纖維體積摻量的增加，韌性指數(shù)逐漸減小，韌性不斷下降。
　　混雜纖維對(duì)峰值應(yīng)力前UHPC的軸壓全應(yīng)力-應(yīng)變曲線影響不大，但對(duì)峰值應(yīng)力后軸壓全應(yīng)力-應(yīng)變曲線影響顯著。當(dāng)2%的長纖維單摻時(shí)，UHPC的壓縮韌性指數(shù)最大

5、，此時(shí)其壓縮韌性最好，而當(dāng)1.5%的長纖維和0.5%的短纖維混雜時(shí)，其峰值應(yīng)力、峰值應(yīng)變和彈性模量最大，此后隨著短纖維體積摻量的增加，其峰值應(yīng)力、峰值應(yīng)變、彈性模量和壓縮韌性指數(shù)都不斷減小，壓縮韌性逐漸降低。UHPC的單軸壓縮破壞形態(tài)可能為剪切破壞，也可能為劈裂破壞，未摻入鋼纖維時(shí)，其單軸壓縮破壞形態(tài)為劈裂破壞，當(dāng)鋼纖維總體積摻量為2%且長纖維體積摻量高于1%時(shí)，其單軸壓縮破壞形態(tài)為剪切破壞，而當(dāng)鋼纖維總體積摻量為2%且長纖維體積摻量小

6、于或等于1%時(shí)，其單軸壓縮破壞形態(tài)為劈裂破壞。
　　當(dāng)鋼纖維總體積摻量保持2%不變時(shí)，隨著短纖維體積摻量的增加，UHPC的沖擊壓縮破壞程度逐漸提高，破壞后的碎片逐漸變多變小。隨著應(yīng)變率的增加，UHPC的峰值應(yīng)力和動(dòng)力增長系數(shù)都逐漸增大，但增強(qiáng)效應(yīng)逐漸減弱。混雜纖維UHPC的動(dòng)態(tài)抗壓強(qiáng)度明顯高于單摻纖維UHPC的動(dòng)態(tài)抗壓強(qiáng)度，當(dāng)沖擊速度分別為8.9、11.7和13.9m/s時(shí)，混雜1.5%的長纖維和0.5%的短纖維UHPC的動(dòng)態(tài)抗壓