水泥混凝土延性大,抗压强度低,特别是在动荷载下,抗裂性能差,不能满足当今建筑的安全性和耐久性要求。超高性能混凝土(Ultra-highPerformanceConcrete,下称UHPC)这个问题可以更有效地解决。UHPC水泥基材料的发展合比的变化,特别是选择纤维增强特别是选择纤维增强增韧和掺杂纤维配合阻裂。
与水泥混凝土相比,UHPC抗拉强度高(200年)MPa),高抗压强度(15)MPa),塑性好,耐用性好等特点。目前,中国对于UHPC有很多探索,但大多集中在物理性能比和静荷载的物理性能研究上,而针对的是UHPC本构关系和微观损伤机制在循环荷载中的研究相对较少。本文从本文开始UHPC从三个方面进行综述:超高性能原理、本构关系和动态损伤原理,以便在循环荷载下进行综述UHPC进一步研究物理性能和损害原理提供参考。
超高性能原理
1.1钢纤维可以提高增韧效果
当没有添加钢纤维时,UHPC当受力时,构件会在内部积累大量动能,最终表现出可燃性破坏,表现出比水泥混凝土更大的延性。与一定量的细钢纤维混合可以改善基材之间的粘结和运动特性,并控制间隙的扩展方向。目前,已经研究了纤维的改进和增韧原理,因为主要功能是指钢纤维,所以首先从钢纤维的混合量、方向和物理形式进行分析。
(1)在保证钢纤维的组合分布时,这种增强作用与钢纤维的掺量呈正相关,但为了保证合理性,钢纤维不会因流通性差而聚集结块,钢纤维的掺量大多保持在3%以内。当钢纤维联合分布时,即使钢纤维掺量小于1%,也能获得较好的物理性能。当钢纤维掺量从1%增加到2%时,较大的抗压强度增加2.70%;从2%增加到3%,较大的抗压强度增加9.91%。有文献认为,1.5%钢纤维体积的试样抗拉强度最大,1.75%的试样抗拉强度最大。被拉破坏时,在干裂口周围,由于钢纤维的桥接效应,破坏方式不是水泥混凝土的破坏,而是钢纤维的拉出破坏。有文献认为,钢纤维的混合质量浓度为3%,UHPC具有最佳的抗拉强度、弹性模具、收拢性能页面特点。添加钢纤维可以显著提高UHPC韧性,断裂能超过18kJ/m2,比素UHPC随着钢纤维掺量的增加,增韧效果明显提高,随着钢纤维掺量的增加,弹性模具也略有增加。
(2)钢纤维的不同遍布方向UHPC破裂特性有很大的影响。一些文献研究了钢纤维沿不同受力方向的分布UHPC破裂特性的危害。当钢纤维遍布时,应力方向的视角为0°时,构件均值应变较大,视角为60°内部均值应变减少,60°顶部扩大;轴拉构件在45°内部显示延性破坏,60°上面是脆性损伤,45°~60°处于过渡状态,UHPC钢纤维的分布方向对抗拉强度的影响较小。
(3)钢纤维的物理形态UHPC对粘结性能有很大影响。与变形纤维(弯曲纤维和扭曲纤维)相比,镀铜直纤维与变形纤维(弯曲纤维和扭曲纤维)混合UHPC粘结强度可达47MPa,它是直纤维的5倍,这可能是因为UHPC与变型纤维的摩擦因数较高,而且变型纤维的能耗能力也远远超过直纤维,掺量均为2%时,变型纤维的能耗比直纤维高11%。
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