【摘 要】
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超高性能混凝土(Ultra High Performance Concrete,UHPC)是一种性能指标明确的新型混凝土材料。脆性是混凝土材料的固有缺陷之一,钢纤维的掺入可以显著提升其抗断裂强度、韧性和能量吸收能力,将基体原有之脆性破坏转变为塑性破坏,这对于UHPC来说意义非凡。然而,有研究表明:当基体中掺入1.0%的钢纤维材料时,其成本就已经超过了基体自身的成本。可见钢纤维材料还是太过于昂贵,因
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超高性能混凝土(Ultra High Performance Concrete,UHPC)是一种性能指标明确的新型混凝土材料。脆性是混凝土材料的固有缺陷之一,钢纤维的掺入可以显著提升其抗断裂强度、韧性和能量吸收能力,将基体原有之脆性破坏转变为塑性破坏,这对于UHPC来说意义非凡。然而,有研究表明:当基体中掺入1.0%的钢纤维材料时,其成本就已经超过了基体自身的成本。可见钢纤维材料还是太过于昂贵,因此高昂的材料成本成为限制钢纤维增强UHPC普遍使用的重要因素。为了能够充分利用钢纤维的价值,在不牺牲UHPC优良性能的情况下,并且降低钢纤维的体积含量,一个比较实用的办法是在UHPC基体中掺入一些价格相对便宜的合成纤维。从众多学者的研究来看,合成纤维不仅在价格上比钢纤维更便宜些,而且其各项性能也不逊色于钢纤维,将其与钢纤维混杂着实可实现在降低成本的同时,又能大大改善UHPC基体的性能。目前,一些较为常见合成纤维有聚乙烯纤维(PE)、聚丙烯纤维(PP)、聚乙烯醇纤维(PVA)等,本文选用钢纤维与PE纤维混杂,制备出总体积掺量为2%的混杂纤维UHPC。通过流动性试验,抗压、抗折、劈裂抗拉强度试验以及弯曲韧性试验,研究了纤维单掺与纤维混杂对UHPC的流动性能和力学性能的影响。主要研究内容如下:(1)在0.2水胶比下,就单掺钢纤维而言,端钩型钢纤维(HF)对流动度的影响程度强于波纹型钢纤维(CF)和直线型钢纤维(SF),并且端钩型钢纤维对UHPC强度和韧性的提升效果最好;就单掺PE纤维而言,掺18mm PE纤维时的流动性最差,但18mm PE纤维对UHPC抗折强度、劈裂抗拉强度和弯曲韧性的提升效果最佳。(2)在总体积掺量2%一定时,当0.5%的端钩型钢纤维(HF)和1.5%的18mm PE纤维混杂时,UHPC流动度值降到最低,仅为115mm,相比素UHPC下降了53.1%;当1.5%的端钩型钢纤维(HF)与0.5%的PE纤维混杂时,UHPC的抗压强度达到了混杂组中的最大值;当1.0%的端钩型钢纤维(HF)与1.0%的PE纤维混杂时,对UHPC抗折强度与劈裂抗拉强度的提升效果最好。(3)钢纤维与PE纤维混杂对UHPC初裂强度与初裂挠度的影响不明显,但对峰值强度与峰值挠度的影响显著,并且1.0%的PE纤维与1.0%的端钩型钢纤维(HF)混杂时,对UHPC弯曲韧性的提升效果最佳。总的来说,钢纤维与PE纤维混杂具有良好的“正协同效应”,且混杂纤维对UHPC强度和韧性提升效果优于单掺钢纤维、单掺PE纤维。
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