【摘要】：超高性能混凝土(UHPC)具有高強(qiáng)、高韌性、高耐久性等特點(diǎn)。纖維的摻入不僅可以提高其抗壓性能而且能顯著改善其韌性。研究與應(yīng)用發(fā)現(xiàn),鋼纖維能顯著改善UHPC的力學(xué)性能。在工程應(yīng)用中,使用最多的是鍍銅鋼纖維,纖維表層雖然鍍銅,但在UHPC制備過程中,鍍銅很容易因材料間摩擦力而損壞,在實(shí)際工程中摻鍍銅鋼纖維的UHPC表層很容易出現(xiàn)銹漬,特別是在一些惡劣的使用環(huán)境中如海洋、凍融循環(huán)等。用有機(jī)纖維替代鍍銅鋼纖維,可改善UHPC表層易銹蝕的問題,但其增強(qiáng)效果不如鍍銅鋼纖維。不銹鋼纖維與鍍銅鋼纖維都是鋼纖維,但不銹鋼纖維不易銹蝕和耐高溫,并且不銹鋼纖維對UHPC的力學(xué)性能影響尚不明確。本文針對不銹鋼纖維對UHPC的力學(xué)性能和抗銹蝕性能進(jìn)行了研究。通過摻入不同長徑比和纖維摻量的不銹鋼纖維,來研究不銹鋼纖維對UHPC抗壓強(qiáng)度、彎拉強(qiáng)度、彈性模量的影響;通過對分別摻入不銹鋼纖維和鍍銅鋼纖維的UHPC進(jìn)行氯鹽干濕循環(huán)試驗(yàn),研究不銹鋼纖維對UHPC表面銹蝕的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明:(1)不銹鋼纖維的摻入能使UHPC的抗壓強(qiáng)度得到提高,當(dāng)摻入長徑比為80,摻量為2%的不銹鋼纖維時(shí),強(qiáng)度較素UHPC相比提高32%。纖維摻量相同時(shí),UHPC的抗壓強(qiáng)度隨長徑比的增長變化不大。纖維長徑比相同時(shí),當(dāng)纖維摻量不斷增加,UHPC的抗壓強(qiáng)度增強(qiáng)幅度越大。但當(dāng)超過一定數(shù)值時(shí),其抗壓強(qiáng)度增強(qiáng)效果會降低。(2)不銹鋼纖維的摻入能提高UHPC的受壓彈性模量。纖維摻量相同時(shí),摻不同長徑比的不銹鋼纖維,UHPC的彈性模量基本不變。長徑比相同時(shí),當(dāng)纖維摻量從0%增長到2.5%,UHPC的彈性模量不斷提高。(3)不銹鋼纖維可以顯著提高UHPC的彎拉強(qiáng)度,當(dāng)摻入長徑比為80,摻量為2%的不銹鋼纖維時(shí),UHPC的彎拉強(qiáng)度較素UHPC提高137.6%。纖維摻量相同時(shí),長徑比越大的不銹鋼纖維對UHPC彎拉強(qiáng)度的增強(qiáng)效果越好。在相同纖維長徑比下,UHPC的彎拉強(qiáng)度增長幅度,隨摻量的增加而增大。(4)在UHPC中摻入不銹鋼纖維能顯著改善其韌性,纖維摻量為2%的UHPC較素UHPC的韌性指數(shù)I_5、I_(10)、I_(20)均大幅度提高。不銹鋼纖維的摻入對UHPC的初裂強(qiáng)度的影響幅度較低,可大幅度提高其峰值強(qiáng)度,并當(dāng)其摻量增長時(shí),峰值強(qiáng)度不斷提高。(5)在同纖維摻量、同纖維長徑比,不銹鋼纖維和鍍銅鋼纖維均能顯著提高UHPC的抗壓、抗彎強(qiáng)度;不銹鋼纖維體積摻量為2%、長徑比為80的UHPC較素UHPC,抗壓強(qiáng)度提高36.8%,抗彎強(qiáng)度提高137.6%;鍍銅鋼纖維體積摻量為2%、長徑比為80的UHPC較素UHPC,抗壓強(qiáng)度提高34.4%,抗彎強(qiáng)度提高141.9%;可認(rèn)為不銹鋼纖維和鍍銅鋼纖維對UHPC抗壓、抗彎性能具有相同的改善作用。(6)摻不銹鋼纖維的UHPC與摻鍍銅鋼纖維的UHPC相比,具有優(yōu)良的抗銹蝕性能;經(jīng)過11次循環(huán)干濕試驗(yàn),摻不銹鋼纖維的UHPC表面未出現(xiàn)銹跡,而摻鍍銅鋼纖維的UHPC表面出現(xiàn)大量銹跡。
【圖文】：

混凝土從原材料角度進(jìn)行優(yōu)化，其力學(xué)性能得到了大 RPC800 與高強(qiáng)混凝土進(jìn)行對比，如下表 1.1 所示：表 1. 1 超高性能混凝土與高強(qiáng)混凝土比較[3]能活性粉末混凝土RPC200活性粉末混凝土RPC800高強(qiáng)（MPa） 170~230 500~800 6（MPa） 30~60 45~140 （GPa） 40~60 65~75 裂性能 30000 1500 中摻入適量長徑比的鋼纖維，由于鋼纖維與 UHPC 之所以開裂后仍能承受一定范圍內(nèi)的荷載，UHPC如下圖 1.1 所示。

不利因素作用下 UHPC 的耐久性會降低。梁詠寧等研究了不同因素對 RPC 抗氯離子滲透性能的影響，結(jié)果如下圖 示，圖中中 A 代表砂膠比、B 代表水膠比、C 代表鋼纖維摻量，1、2、3、4各因素?cái)?shù)值的大小關(guān)系 1 最小 4 最大，從圖中可以看出，RPC 的氯離子擴(kuò)散隨著砂膠比的增大而減��；隨鋼纖維的摻量增大而增大。唐愛華等研究了各和料對 RPC 抗氯離子的侵蝕的影響，，結(jié)果表明，摻粉煤灰的 RPC 抗氯離子能力最強(qiáng)，其次是硅灰、石英粉，抗氯離子滲透能力最差的是摻微硅灰PC[38]。Graybeal 用電通量發(fā)研究 RPC 抗氯離子滲透，發(fā)現(xiàn)試件 6h 的通電量 30C[39]。Roux 將 RPC 放入電化學(xué)溶液中，測其電導(dǎo)率并用 Nernst-Plank 方其氯離子擴(kuò)散系數(shù)為 2×10-14m2/s[40]。通過國內(nèi)外大量學(xué)者的研究均可得知HPC 的 Cl-擴(kuò)散系數(shù)很低，對于摻鋼纖維的 UHPC，其表面的鋼纖維經(jīng)常出現(xiàn)，主要是因?yàn)楸韺拥匿摾w維裸露在外面或者是保護(hù)層太薄，在一些惡劣的使境中會發(fā)生銹蝕現(xiàn)象。瑞士曾用鹽水作用在預(yù)制 UHPC 橋梁上，發(fā)現(xiàn)表面的維很快就有銹蝕現(xiàn)象[41]。
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TU528

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2685767