鋼纖維對超高性能混凝土性能影響的研究.pdf

1、超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete，UHPC)是一種新型的超高強(qiáng)度、高韌性的水泥基復(fù)合材料。與普通混凝土相比，其顯著特點(diǎn)是強(qiáng)度更高、韌性更大、耐久性更好。利用UHPC材料的這些特性來替代傳統(tǒng)的混凝土用于建筑結(jié)構(gòu)中，可以提高構(gòu)件開裂強(qiáng)度，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的耐久性，用于道路和橋梁結(jié)構(gòu)中，可以增加結(jié)構(gòu)的剛度，提高結(jié)構(gòu)的疲勞壽命等。
　　 UHPC抗拉強(qiáng)度的提高主要依賴鋼纖維的摻入。鋼纖維的摻入，一方

2、面提高了UHPC的抗拉強(qiáng)度，另一方面，對UHPC開裂后韌性的提高也有影響。本文選取了直線型、端勾型和波紋型三種長度在20mm以內(nèi)的不同長徑比鋼纖維，對比了纖維摻量、纖維長徑比對UHPC工作性、與基體的粘結(jié)性能，以及抗壓和抗彎拉強(qiáng)度等方面的影響，并且通過受彎荷載-撓度曲線來反映不同鋼纖維增強(qiáng)和增韌的作用效果，最后還擬合了不同長徑比、粘結(jié)強(qiáng)度等和纖維增強(qiáng)混凝土強(qiáng)度的內(nèi)在關(guān)系。為此得出了以下結(jié)論:
　　 (1)通過不同長徑比纖維對UH

3、PC工作性和力學(xué)性能影響的試驗(yàn)，分析了纖維長徑比對UHPC流動(dòng)性、抗壓強(qiáng)度和抗彎拉強(qiáng)度的影響，研究表明:隨著纖維長徑比的增大，纖維對UHPC的流動(dòng)性影響增大，當(dāng)長徑比為65，摻量為3％時(shí)的流動(dòng)度最小，為190mm。UHPC的抗壓強(qiáng)度隨纖維長徑比的增大變化不大，而抗彎拉強(qiáng)度隨著纖維長徑比的增大有不同程度的增大，當(dāng)纖維長徑比為65時(shí)，UHPC有最大的抗彎拉強(qiáng)度。
　　 (2)纖維類型對UHPC流動(dòng)性影響不顯著，而對UHPC的抗壓和抗

4、彎拉強(qiáng)度的影響很大。其中端勾型纖維提高幅度最大，為65.3％。不同類型鋼纖維與混凝土的粘結(jié)力不同，其中端勾形鋼纖維與混凝土的粘結(jié)力最大，為23.9Mpa，波紋形纖維的粘結(jié)強(qiáng)度為21.5Mpa，直線形纖維的粘結(jié)強(qiáng)度為18.9Mpa。
　　 (3)纖維摻量對UHPC的流動(dòng)性和力學(xué)性能影響很大。隨著摻量的增加，纖維對UHPC流動(dòng)性的影響越大，當(dāng)纖維摻量為3％時(shí)，流動(dòng)度有最小值190mm。但隨著纖維摻量的增加，UHPC抗壓和抗彎拉強(qiáng)度的

5、增幅逐漸減小。纖維摻量為2.5％和3％時(shí)的抗壓和抗彎拉強(qiáng)度基本相同。
　　 (4)不同類型鋼纖維UHPC的開裂荷載差別不到5％。相對于直線型鋼纖維而言，變形鋼纖維對UHPC開裂后強(qiáng)度和韌性的繼續(xù)提高有顯著效果。因此，在相同摻量下，端鉤型鋼纖維增強(qiáng)增韌效果要優(yōu)于波紋型。
　　 (5)本文根據(jù)纖維增韌增強(qiáng)的機(jī)理，推導(dǎo)了不同長徑比、粘結(jié)強(qiáng)度和體積摻量的纖維對UHPC的強(qiáng)度和韌性的影響等，并與文本的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，擬合了其中的