钢纤维对超高性能混凝土性能的影响研究

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浅析钢纤维对混凝土性能的影响

浅析钢纤维对混凝土性能的影响作者：王新君;赵杰;张宁宁来源：《价值工程》2010年第21期摘要:本文介绍了钢纤维对混凝土的增强机理,并进一步探讨了钢纤维对混凝土的力学性能以及耐久性能的影响,最后对钢纤维混凝土的发展做出展望。

Abstract: The paper introduces the impact of steel fiber on concrete's mechanism strengthening and further discusses its impact on mechanical property and durability of concrete. At last, the author describes his expectation on the development of steel fiber reinforced concrete.关键词:钢纤维混凝土;增强机理;力学性能;耐久性Key words: steel fiber reinforced concrete;mechanism strengthening;mechanicalproperty;durability中图分类号:TU528 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)21-0143-011钢纤维对混凝土的增强机理钢纤维对混凝土的增强机理,一种是运用复合力学理论。

最先将复合力学理论用于钢纤维混凝土的有:英国的R·N·Swamy,P·S·Mangat等。

该理论将钢纤维混凝土简化为钢纤维和混凝土两相复合材料,复合材料的性能为各相性能的加和值。

复合力学理论仅适用于钢纤维混凝土初裂前的情况,一旦基体开裂,该理论就不能适用了。

另一种是建立在断裂力学基础上的纤维间距理论。

纤维间距理论的主要代表有:J·P·Romualdi,J·B·Batson和J·A·Mandel。

超高性能混凝土基本力学性能的尺寸效应研究

超高性能混凝土基本力学性能的尺寸效应研究超高性能混凝土(Ultra-High-Performance concrete)具有优异的力学性能及耐久性能,被广泛的用于桥梁等大型结构中。

通过掺加钢纤维,UHPC的受压及弯曲性能得到极大的改善,然而UHPC的实际应用往往受限于其高昂的造价。

为突破这一局限性,可通过纤维混杂的方式降低造价并提升性能。

尽管UHPC 具有卓越的力学性能,其在不同尺寸结构中往往表现出具有差异性的力学特性。

因此,为准确的描述这种尺寸依赖性的力学性能,尺寸效应的研究尤为重要。

本文通过对UHPC抗压强度及弯曲韧性尺寸效应的实验研究,得出如下结论:随着钢纤维掺量的增加,UHPC流动度逐渐降低,抗压强度逐渐升高,抗压强度尺寸效应变得更加显著;钢纤维掺量为2%时,长端勾形钢纤维对UHPC抗压强度提高最大,短端勾纤维和直纤维提高幅度逐渐降低,掺入短端勾纤维的UHPC尺寸效应最为明显,直线形次之,长端勾纤维对尺寸效应的影响最小;随着水胶比增大,流动度大幅增长,抗压强度逐渐降低,尺寸效应逐渐变缓。

随钢纤维掺量增加,UHPC初裂荷载及挠度变化较小,等效初裂应力及挠度的尺寸效应也趋于相似,但峰值荷载及挠度提高较大,等效峰值应力及挠度的尺寸效应也更加明显;钢纤维掺量保持2%时,钢纤维类型对初裂荷载及挠度影响类似,其尺寸效应也较为接近,长端勾纤维对峰值荷载及挠度的提高作用最大,短端勾纤维次之,直纤维其次;对于等效峰值应力及挠度,长径比相同的直纤维和端勾纤维对尺寸效应的影响较为相似,长端勾纤维对尺寸效应影响最小。

纤维混杂时,随长端勾纤维掺量增大,初裂荷载及挠度变化不大,但峰值荷载及挠度先增大后降低,并在S0.5H1.5时达到最大;尺寸效应表现出相反的规律,随长端勾纤维掺量增加,尺寸效应逐渐减弱而后升高,S0.5H1.5的尺寸效应最不明显。

超高性能混凝土(UHPC)研究综述.

低模量的聚丙烯纤维、中模量的耐碱玻璃纤维和高模量的钢纤维混杂
一些力学性能得到一定程度的改善而提高。
超高性能混凝土 UHPC
２.１材料组分与配合比
２制备技术
2.1.2 寻找水泥的替代品：
1）用粉煤灰取代60％的水泥； 2）RPC中采用粉煤灰和矿渣替代水泥和硅灰；
3）棕榈油灰取代50％的胶凝材料；
缺点
自重大、脆性大和强度（尤其是抗拉强度）低，使用范围狭窄；对于低强度的混凝土，在满足相同功能时用量较大，不符合国家节约、降耗要求。
超高性能混凝土 UHPC 1）20年代、50年代和70年代,混凝土的平均抗压强度可分别20、30、 40Mpa。
高强混凝土的发展
０引言
5）Brumaue报道了
4）用稻壳灰取代硅灰； 5）选择多种减水剂进行耦合。
超高性能混凝土 UHPC
２.２拌制与养护技术
２制备技术
拌制注意事项：
1）与普通混凝土不同，RPC由于采用基体材料＋细粒径组
分材料＋钢纤维进行配制，在拌制过程中容易聚团，会影响 RPC成型的均质性和材料性质。 2）采用的搅拌设备、混合料的拌制时间与顺序等也要考虑。 3）注意RPC浇注时钢纤维方向分布对RPC的拉抗强度等性能的影响。 4）高温、加压养护是UHPC获得高性能的重要手段，温度越高、时间越长，参加反应的硅灰越多，内部结构也就越密实。
超高性能混凝土 UHPC
２.１材料组分与配合比
２制备技术
目的：降低成本、提高性能。
突破点：材料组分和配合比 2.1.1 寻找钢纤维的替代品：
部分碳纤维和全部碳纤维最终破坏形态表现出很大的脆性破坏。
采用80 级焊接钢筋网

UHPC中钢纤维的应用研究进展共3篇

UHPC中钢纤维的应用研究进展共3篇UHPC中钢纤维的应用研究进展1自上世纪80年代起，超高性能混凝土（UHPC）已逐渐发展成为建筑工程中的重要材料。

UHPC以其出色的物理性能和机械性能广泛应用于桥梁、隧道、修建、建筑物和高层建筑等领域中。

同时，在UHPC的研究中，钢纤维作为一种常见的加强材料被广泛应用，旨在提高UHPC的整体性能和使用效果。

本文旨在探讨UHPC中钢纤维的应用研究进展。

1.钢纤维的特殊性质钢纤维是一种轻质而高强的细纤维，它的机械性能比传统的混凝土加强材料如钢筋更为出色。

钢纤维可以在混凝土中增强拉伸强度和抗弯强度，使混凝土更加韧性、耐磨、耐腐蚀和冲击性更强。

此外，底盘可通过选择不同形状和大小的钢纤维来适应各种混凝土甚至是复杂的结构形式。

这些特殊的性质使得钢纤维成为了UHPC研究中广泛应用的一种材料。

2.钢纤维增强UHPC的性能通过将钢纤维添加到UHPC中，可以增强其性能，使其在各种工程应用中都能得到很好的应用。

具体来说，钢纤维可以增强UHPC的抗拉、抗压和抗弯等力学性能，并提高其耐久性和抗裂性能。

此外，钢纤维的添加还可以使UHPC更加耐腐蚀和防火，提高了UHPC的长期性能和应用效果。

在UHPC中，钢纤维的使用不仅可以提高UHPC的力学性能，而且还可以解决传统混凝土在弯曲和抗震性能等方面的限制，同时可以防止混凝土结构中的冷缝和损坏。

3.钢纤维在UHPC中的应用和研究在UHPC的研究中，钢纤维作为重要的加强材料被广泛应用。

以往的研究表明，在UHPC中添加钢纤维可以提高UHPC的抗拉强度、抗压强度和抗弯强度等力学性能。

此外，钢纤维的使用可以提高UHPC的耐久性。

与传统混凝土相比，UHPC中添加钢纤维的试验结果显示，钢纤维的使用可以使UHPC的力学性能大大提高，同时还提高了防火和耐腐蚀性，保护结构长期不受损坏。

作为一种新型材料，UHPC的研究将对未来的建筑工程产生重要的影响。

同时，钢纤维作为UHPC中的重要材料将促进UHPC的进一步研究和开发，使其在建筑领域中发挥更广泛和有效的作用。

超高性能混凝土的制备及性能研究

超高性能混凝土的制备及性能研究超高性能混凝土（Ultra-High Performance Concrete，简称UHPC）是一种新型的高性能混凝土，具有高强度、高耐久性、高抗裂性、优异的耐磨性和抗冲击性等优点。

它是由水泥、细粉、石英粉、粘土、钢纤维、化学添加剂等原材料组成，经过高强度的机械搅拌和高温蒸养而成。

本文将从UHPC的制备方法、性能研究和应用前景三个方面进行详细介绍。

一、制备方法UHPC的制备方法主要包括干拌法和湿拌法两种。

1. 干拌法干拌法是将所有原材料进行混合，然后在高温高压下进行压缩成型。

其中，水泥和细粉的比例一般在1:1左右，钢纤维的掺量一般为体积的2%~5%，化学添加剂的掺量根据具体情况而定。

混合过程中需要控制搅拌时间和搅拌速度，以确保混合均匀。

在进行压缩成型时，需要使用高压机器进行加压，压力一般在200MPa以上，温度一般在180℃左右。

2. 湿拌法湿拌法是将水和其他原材料混合，然后进行机械搅拌。

其中，水泥和细粉的比例一般在1:1左右，钢纤维的掺量一般为体积的2%~5%，化学添加剂的掺量根据具体情况而定。

混合过程中需要控制搅拌时间和搅拌速度，以确保混合均匀。

在搅拌过程中，还需要不断添加水，以确保混合物的流动性。

最终，将混合物倒入模具中进行成型，然后进行养护。

二、性能研究UHPC的性能研究主要包括强度、耐久性、抗裂性、耐磨性和抗冲击性等方面。

1. 强度UHPC的强度非常高，一般达到150MPa以上。

这是由于其原材料的选择和制备方法的特殊性所决定的。

UHPC中的水泥和细粉具有高度活性，可以充分反应，形成无数的晶体，从而提高混凝土的强度。

此外，UHPC中掺入钢纤维也可以有效地提高混凝土的抗拉强度和抗剪强度。

2. 耐久性UHPC具有优异的耐久性，主要表现在以下几个方面。

首先，UHPC 中掺入了化学添加剂，可以有效地抑制混凝土的龟裂和开裂，从而提高其耐久性。

其次，UHPC中的钢纤维可以有效地防止混凝土的裂缝扩展和脆性破坏，从而提高其耐久性。

钢纤维对高性能混凝土抗压强度及抗渗性能的影响

钢纤维对高性能混凝土抗压强度及抗渗性能的影响混凝土在目前的工程建设中有着重要的利用，而且其性能会直接影响到工程的质量，所以在工程建设实践中十分重视混凝土的质量。

就目前的分析来看，人们对工程质量的要求在不断的提升，所以为了满足工程建设的具体要求，需要利用高性能的混凝土。

就高性能混凝土的具体分析来看，其抗压强度、抗弯能力以及抗拉能力必须要达到高性能标准，而钢纤维的加入能够有效的提升混凝土的各方面能力，使其具备更好的工程条件。

所以为了在实践中更加科学的利用钢纤维，文章就钢纤维对高性能混凝土抗压强度以及抗渗性能的影响做分析。

标签：钢纤维;高性能混凝土;抗压强度;抗渗性能高性能混凝土在目前的工程建设中有着较为普遍的应用，一方面是高性能的质量效果较好，能够保证工程的安全，另一方面是高性能混凝土各方面的性能突出，安全效果十分显著。

基于实践总结发现在部分工程建设的时候，会因为环境的因素需要对高性能混凝土部分特性做针对性的加强，所以需要在高性能混凝土当中加入其他的材料，钢纤维便是最为显著的材料之一。

为了对钢纤维的具体价值做分析和判断，讨论分析其在高性能混凝土抗压强度以及抗渗性能方面的影响十分的必要。

1、高性能混凝土概述高性能混凝土是目前工程实践中利用比较广泛的混凝土类型，就具体的概念分析来看，所谓的高性能混凝土具体指的是一种新型高技术混凝土，采用常规材料和工艺生产，具有混凝土结构所要求的各项力学性能，具有高耐久性、高工作性和高体积稳定性的混凝土。

此种混凝土以耐久性作为设计的主要指标，针对不同用途要求，对下列性能重点予以保证：耐久性、工作性、适用性、强度、体积稳定性和经济性。

为此，高性能混凝土在配置上的特点是采用低水胶比，选用优质原材料，且必须掺加足够数量的掺合料（矿物细掺料）和高效外加剂。

对目前使用的高性能混凝土做具体分析，其拥有几个方面的突出特性：1）高性能混凝土的自密实性比较高，填充的效果突出。

2）高性能混凝土的体积稳定性强，所以利用这种混凝土，建筑稳定性和安全性更容易受到保障。

钢纤维混凝土中纤维含量对力学性能影响的研究

钢纤维混凝土中纤维含量对力学性能影响的研究一、引言钢纤维混凝土是一种新型的混凝土材料，它通过添加钢纤维来增强混凝土的力学性能，从而提高其抗张强度、抗裂性能、抗冲击性能和耐久性等方面的指标。

在工程应用中，钢纤维混凝土已经被广泛应用于地下结构、隧道、桥梁、机场跑道、船坞等重要工程中。

然而，钢纤维混凝土的力学性能受到纤维含量的影响，因此，深入研究纤维含量对钢纤维混凝土力学性能的影响具有重要的理论和实际意义。

二、钢纤维混凝土的力学性能钢纤维混凝土的力学性能包括抗压强度、抗拉强度、弹性模量、裂缝扩展性和抗冲击性能等指标。

其中，抗拉强度和裂缝扩展性是钢纤维混凝土的重要性能指标。

1. 抗拉强度抗拉强度是钢纤维混凝土的重要性能指标之一，它直接影响混凝土的抗裂性能。

研究表明，混凝土中添加钢纤维后，抗拉强度得到了显著提高。

这是因为钢纤维可以在混凝土中形成一种网状结构，有效地阻止了裂缝的扩展，从而提高了混凝土的抗拉强度。

2. 裂缝扩展性裂缝扩展性是钢纤维混凝土的另一个重要性能指标，它反映了混凝土在受力时的变形能力和抗裂性能。

研究表明，混凝土中添加钢纤维后，裂缝扩展性得到了显著提高。

这是因为钢纤维可以在混凝土中形成一种网状结构，有效地阻止了裂缝的扩展，从而提高了混凝土的裂缝扩展性。

三、纤维含量对钢纤维混凝土力学性能的影响纤维含量是影响钢纤维混凝土力学性能的重要因素之一。

纤维含量的变化会直接影响钢纤维混凝土的力学性能。

下面将从抗拉强度、裂缝扩展性和抗冲击性能三个方面探讨纤维含量对钢纤维混凝土力学性能的影响。

1. 抗拉强度研究表明，纤维含量对钢纤维混凝土的抗拉强度有显著影响。

当纤维含量较低时，钢纤维可以形成一个较为松散的网状结构，不能有效地阻止裂缝的扩展，从而抗拉强度较低。

当纤维含量增加时，钢纤维之间的相互作用增强，形成了一个更为紧密的网状结构，可以有效地阻止裂缝的扩展，从而抗拉强度得到了显著提高。

但是，当纤维含量过高时，钢纤维之间的相互作用过于强烈，会导致混凝土中的孔隙率降低，从而影响混凝土的强度和耐久性。

超高性能混凝土轴心受拉力学性能试验研究

超高性能混凝土轴心受拉力学性能试验研究胡翱翔;梁兴文;于婧;史庆轩;李林【摘要】为了研究钢纤维掺量对超高性能混凝土(UHPC)轴心受拉力学性能的影响,设计、制作了纤维掺量为0％～5％的6组8字型单轴受拉试件,标准养护28 d后进行单轴拉伸试验,得到了不同纤维掺量UHPC单轴受拉应力应变全曲线;分析了钢纤维掺量对UHPC抗拉强度、峰值应变以及受拉韧性的影响.试验结果表明:在不影响UHPC工作性能的前提下,纤维掺量可达到5％,其抗拉强度为8.50 MPa,对应的应变为1619με;随着钢纤维掺量的增加,UHPC的抗拉强度、峰值应变、抗压强度以及受拉韧性均逐渐提高.最后依据试验数据建立了UHPC单轴受拉本构方程.试验结果可为UHPC材料的工程应用提供参考.【期刊名称】《湖南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(045)009【总页数】8页(P30-37)【关键词】单轴拉伸试验;超高性能混凝土;纤维掺量;抗拉强度;本构方程【作者】胡翱翔;梁兴文;于婧;史庆轩;李林【作者单位】西安建筑科技大学土木工程学院,陕西西安 710055;西安建筑科技大学土木工程学院,陕西西安 710055;西安建筑科技大学土木工程学院,陕西西安710055;西安建筑科技大学土木工程学院,陕西西安 710055;陕西建研结构工程股份有限公司,陕西西安 710082【正文语种】中文【中图分类】TU502.6超高性能混凝土(UHPC)具有强度高、延性好以及耗能能力强等特点，是目前国内外研究较多的土木工程材料之一.UHPC是在水泥砂浆基体中加入纤维，改善混凝土的抗拉强度、延性和耗能能力.如活性粉末混凝土[1-8](RPC)、工程化的水泥基复合材料[9-10](ECC)等，但是这种材料的抗拉强度仍然不高，仅为其抗压强度的1/20～1/25[6]左右.为了进一步提高UHPC的抗拉强度、延性以及耗能能力，学者们提出了不同的解决方案，如采用混杂纤维，充分发挥不同纤维之间的组合作用，提高UHPC的抗拉强度和延性.混杂纤维包括两种方式：一种是钢纤维和有机纤维组合[11]，这种方式可以提高UHPC抗拉强度和延性，但是抗压强度较低；另一种是采用不同尺度钢纤维组合[12]，这种方式同样可以提高UHPC的抗拉强度、延性以及耗能能力，但是大尺度钢纤维搅拌时容易结团，影响UHPC的工作性能，所以纤维掺量一般较低，提高作用有限.另外一种方案是采用大掺量短细钢纤维，这种方法不仅可以提高UHPC抗拉强度、延性以及耗能能力，同时不影响UHPC的工作性能.相关研究[13]表明：纤维掺量较大时可以提高钢筋与混凝土之间的黏结性能.关于这种大掺量短细钢纤维UHPC，国外已有相关的研究和应用.1988年Bache[13]发明了密实增强复合材料(CRC)，它是由水泥砂浆基体加上短细钢纤维组成，钢纤维的体积掺量通常在6%左右，长度不超过6 mm，直径≤0.2mm.CRC材料的开裂强度高，短纤维在混凝土受拉过程中可以有效地限制微观裂缝的产生和开展，延迟混凝土开裂；CRC强度高(高温养护条件下强度超过150 MPa)、硅灰和纤维掺量大的特性，极大地提高了CRC材料的黏结强度[14]，故将CRC材料运用于结构中时，可以减小保护层厚度和钢筋间距，保护层厚度通常取10～15 mm[14-15]；CRC材料构件能够配置大量的钢筋以改善结构的延性.CRC可应用于桥梁结构构件、装配式构件之间的连接材料，可制作预制楼梯、预制阳台，以及抗冲击、抗爆等结构[14, 16] .但是国内外关于CRC材料的受拉力学性能鲜有报道.关于混凝土轴心受拉试验，国内外并没有统一的标准试件，轴心受拉试件形状主要有8字型、薄板型、切口或不切口的棱柱体或圆柱体试件等， Wille等[17]详细列出了国内外轴心受拉试验采用的试件形状及其试件尺寸，并且根据混凝土轴心受拉性能的不同，文中给出了建议的试件形状.本文依据Wille等的建议将试件形状定为8字型.国内对UHPC的单轴受拉力学性能研究相对较少，杨志慧[5]和原海燕[6]自行设计8字型试件，采用加大试件端头两端提拉的方法研究了钢纤维体积掺量从0增加至2%时，对RPC的单轴受拉力学性能的影响，试验测得RPC受拉应力-应变全曲线并建立了RPC单轴受拉本构方程.李莉[4]采用在RPC中插入钢筋的方法研究了一组钢纤维掺量为2%的RPC单轴受拉力学性能等.罗百福[7]通过单轴拉伸试验研究了RPC在不同温度下的单轴受拉力学性能，建立了RPC抗拉强度与温度的关系.本文拟研究单掺短细钢纤维UHPC的轴心受拉力学性能.通过单轴拉伸试验，研究钢纤维掺量对 UHPC抗拉强度、峰值应变和受拉韧性的影响，建立UHPC抗拉强度与立方体抗压强度之间的关系，并根据试验结果建立UHPC单轴受拉本构方程.1 试验概况1.1 试件设计由于UHPC材料的单轴拉伸试验没有相关规范，试件尺寸也没有统一的标准，本文在参考国内相关文献后，自行设计“8”字型试件及夹具，采用加大端头两端提拉的方法，对不同纤维掺量UHPC材料的轴拉力学性能进行试验，试件正面尺寸如图1所示，试件厚度为130 mm.关于试件尺寸对试验结果的影响， Nguyen等[18]研究了量测长度、截面面积、试件体积和厚度对UHPC轴心受拉力学性能试验结果的影响，试验结果表明：峰值应变、耗能等对尺寸效应比较敏感，但是尺寸效应对抗拉强度影响不大.本文所用UHPC与Nguyen等类似，尺寸效应的影响是相似的.图1 试块尺寸Fig.1 Measurement of the specimen1.2 配合比及试件制作根据前期UHPC材料性能试验结果，综合考虑其抗压强度和工作性能两项指标，确定的配合比(质量比)为：水泥∶水∶硅灰∶石英砂∶减水剂=1.00∶0.23∶0.26∶1.26∶0.03，钢纤维体积掺量为0%～5%，对应的编号为1～6，共6组试验.试验所用钢纤维长度为7 mm，等效长径比为39，表面镀黄铜的圆柱形直钢纤维，纤维抗拉强度为2 850 MPa.每组制作3个8字型受拉试件，并预留3个100 mm×100 mm×100 mm立方体受压试块.UHPC搅拌完成之后先进行坍落度试验，检验UHPC的工作性能；随后装进预先刷好脱模剂的试模中，并在振动台上振捣2 min，振动频率为50 Hz.试件成型时为水平浇筑，为模拟实际结构中钢纤维的随机取向状态，浇筑时完全按照实际施工流程进行，未对纤维取向进行专门研究.试块制作完成之后用湿布覆盖UHPC表面，室温养护36 h之后脱模.随后放进标准养护室(温度20±5 ℃，相对湿度≥95%)养护至28 d龄期取出，放置室内自然养护直至试验.1.3 试验加载装置及加载过程试验在100 kN微机控制电子万能试验机(CMT 5105)上进行.本文根据试件形状自主设计了夹具，夹具应保证几何对中，防止偏心.夹具上、下两端采用销钉与试验机相连，夹头与连接杆之间采用铰接方式连接.试验时先将上、下夹具安装就位，然后将试件放进夹具夹头之间，保证试件处于中心位置，防止加载过程中试件产生偏心；同时在试件前、后面各安装一个电子引伸计测量试件的竖向变形，取两个引伸计的平均值计算试件的竖向变形以减小可能产生的偏心影响.试验全程采用位移控制加载，加载速率为0.05 mm/min.加载装置如图2所示.图2 单轴拉伸试验加载装置Fig.2 Apparatus for the uniaxial tensile test为了反映试验过程中偏心的影响，分别用试件前后两个电子引伸计读数作应力-应变曲线，峰值荷载前试件的应力-应变曲线如图3所示.从图3中可知：试件刚开始加载阶段两个引伸计读数几乎一样，说明试件偏心很小；在试件开裂之后两者读数差值变大，但仍较小，说明这种试验方法可以使试件基本处于轴心受拉状态.με图3 峰值前两个引伸计应力-应变曲线Fig.3 Pre-peak stress-strain curvesfor two extensions1.4 试验破坏过程根据纤维掺量的不同，试件破坏过程分为3种情况：不掺纤维、纤维掺量为1%以及纤维掺量大于1%．下面分别就这3种情况说明试验破坏过程.纤维掺量为0%时，试件开始受力后，应力-应变曲线近似呈线性增长；达到峰值荷载时，承载力突然下降到零，并伴随“砰”的一声巨响，试件从变截面处断裂成上、下两截，加载过程结束.试验机仅记录到应力-应变曲线的上升段，试件呈现明显的脆性破坏特性.纤维掺量为1%时，在峰值荷载之前和不掺纤维的UHPC现象类似，应力-应变曲线近似呈线性增长；超过峰值荷载后，承载力突然下降至峰值荷载的40%～50%，并保持这个承载力不变，同时试件表面开始出现一条宏观裂缝，裂缝宽度约1 mm；随着加载过程的继续，纤维不断被拔出，并发出“哧哧”的声音，试件裂缝两侧在钢纤维的桥接作用下，荷载稳定在峰值承载力的40%～50%，一直到裂缝即将贯穿整个截面；最后由于试件变形过大，停止加载.试件在刚过峰值荷载时呈现脆性破坏趋势，但是随着加载的继续，纤维逐渐发挥作用，试件承载能力保持稳定，峰值荷载过后试件呈明显的韧性破坏特征.纤维掺量为2%～5%的试件受力和变形破坏过程较为相似，均呈现明显的韧性破坏特征，这里仅以纤维掺量为2%的试件为例进行说明.纤维掺量为2%时，在峰值荷载之前，应力-应变曲线近似呈线性增长，试件变形较小；峰值荷载之后，试件表面开始出现宏观裂缝，由于裂缝截面处纤维的桥接作用使试件承载力没有迅速下降；随着钢纤维逐渐被拔出，并发出“哧哧”的声音，试件承载力缓慢下降，但是试件变形增长较快，直至试件承载力下降至峰值荷载的30%左右或者裂缝即将贯穿整个截面时停止加载，试件呈明显的韧性破坏特征.各组试件最后的破坏状态如图4所示.从图4中裂缝的形状来看，不掺纤维以及纤维掺量较小时，试件破坏时，裂缝截面基本呈一条平整的直线；随着纤维掺量的增加裂缝逐渐变成折线状，这也从侧面反映出纤维掺量的增加极大地改善了UHPC 的受拉韧性.图4 试件最后破坏形态Fig.4 Failure mode of the uniaxial tensile test1.5 试验结果表1列出了各组试验实测的坍落度值、抗拉强度平均值、峰值拉应变平均值以及抗压强度平均值.从表1中可以看出：1)随着纤维掺量的增加，抗拉强度和峰值应变都明显提高．即纤维掺量从0%增加到5%时，抗拉强度和峰值应变分别增加79%和1 090%，纤维对抗拉强度、延性的增强效果显著.2)随着纤维掺量的增加，UHPC坍落度值逐渐降低．即纤维掺量从0%增加到5%，坍落度值仅降低18%，表明这种UHPC可以在不影响工作性能的前提下实现纤维大掺量.3)随着纤维掺量的增加，UHPC抗压强度逐渐提高，纤维掺量从0%增加到5%，抗压强度提高了31%.表1 单轴拉伸试验试验结果Tab．1 Results of the uniaxial tensile test编号纤维掺量/%坍落度/mm抗拉强度/MPa峰值应变/με抗压强度/MPa102754.484.864.954.76136100.18212705.285.255.595.37188113.6232 2635.875.735.215.60235115.51432556.286.516.306.37356122.49542477.63—7.457.54500127.3365225—8.448.578.501 619131.272 试验结果分析2.1 纤维掺量对抗拉强度影响分析根据上述试验结果，在纤维掺量-抗拉强度坐标系中绘制数据点，如图5(a)所示.由图5可见，UHPC的抗拉强度与纤维掺量之间近似呈线性关系，故采用线性关系模拟二者之间的关系.根据本文以及国内外文献[5-7]、[11]中的35组数据(文献[5-7]、[11]中钢纤维的长径比分别为：55、65、59和60)进行统计回归分析，可得抗拉强度与纤维掺量之间的关系式为：ftu=ft0(1+4.746×(1)式中：ftu为UHPC抗拉强度(MPa)；ft0为不掺纤维UHPC抗拉强度(MPa)；lf、df分别为钢纤维长度和直径；Vf为钢纤维体积掺量.拟合曲线如图5(a)所示，式(1)的计算值与试验值对比如图5(b)所示，计算值与试验值之比的平均值为0.90，变异系数为0.22.纤维体积掺量/%(a)试验值试验值/MPa(b)计算值与试验值对比图5 抗拉强度与纤维掺量之间的关系Fig.5 Relationship of the uniaxial tensile strength versus fiber content采用式(1)对本文6组试验分别计算抗拉强度，并与试验值进行对比，见表2．计算值与试验值之比的平均值为1.02，变异系数为0.05.由表2可见按照式(1)的计算结果与本文试验结果较为接近.表2 抗拉强度计算值与试验值比较Tab．2 Comparison of calculation results and test results编号试验值/MPa计算值/MPa计算值/试验值14.764.761.0025.375.441.0135.606.121.0946.376.801.0757.547.470.9968.50 8.150.962.2 峰值应变与抗拉强度的关系根据上述试验结果，在抗拉强度-峰值应变坐标系中绘制数据点，如图6(a)所示.由图6可见，UHPC的峰值应变与抗拉强度之间近似呈幂函数关系，故采用幂函数关系模拟二者之间的关系.根据本文试验数据进行统计回归分析，可得峰值应变与抗拉强度的关系式如下：εtp=(3.01×(2)式中：εtp表示峰值应变；ftu表示抗拉强度(MPa).拟合曲线如图6(a)所示，式(2)计算值与试验值对比如图6(b)所示.峰值应变计算值与试验值之比的平均值为1.00，变异系数为0.28.抗拉强度/MPa(a)试验值试验值ε/10-6 (b)计算值与试验值对比图6 峰值应变与抗拉强度之间的关系Fig.6 Relationship between the peak tensile strain and tensile strength2.3 各组试件的受拉韧性图7所示为各组试验的平均应力-应变曲线(应变值固定，取每组3个试件应力平均值得到).从曲线中可以看出：随着纤维掺量的增加，UHPC抗拉强度逐渐增加，应力-应变曲线下包围的面积逐渐增大，表明UHPC抗拉韧性增大，试件由脆性破坏转化为韧性破坏.高丹盈等[19]建议韧性的大小可以从应力-应变曲线达到最大荷载以前的面积反映，或者从达到某一规定的挠度值以前的面积求得，这个挠度值取决于使用中允许的开裂程度.《混凝土结构设计规范》[20]中规定，在正常使用极限状态下，一般受弯构件的裂缝宽度限值为0.2 mm.本次试验量测标距为80 mm，对应应变为0.25×10-2，本文以此为依据计算各组试件平均应力-应变曲线下包围的面积，分析纤维掺量对UHPC受拉韧性的影响，计算结果如图8所示.ε/%图7 各组试验平均应力-应变曲线Fig.7 Average curves of the uniaxialtensile test纤维掺量/%图8 各组试验韧性分析Fig.8 Toughness analysis of the uniaxial tensile test从图8中可以看出：随着纤维掺量的增加，应力-应变曲线下包围的面积逐渐增大，即试件的受拉韧性逐渐增大.其中纤维掺量为0%时试验没有得到曲线下降段，所以计算面积与实际面积相比较小；纤维掺量从1%逐渐增加到5%，曲线包围面积的增长率分别为134%、14%、20%和14%.3 单轴受拉本构模型本文采用在峰值点连续的两个方程分别描述受拉应力-应变曲线的上升段和下降段，以第5组试验为例分析试件上升段和下降段曲线形状.图9为第5组试件归一化的平均应力-应变全曲线.试验上升段曲线向下凸，是因为试件和仪器之间的空隙，理论上试验曲线应是向上凸，所以本文采用如图所示的曲线形式进行模拟，图中粗实线为拟合曲线，细实线为试验曲线，在分析和比较之后，采用下列方程分别表示上升段和下降段：(3)式中：,εtp表示峰值应变；ftu表示抗拉强度.x(a)上升段曲线x(b)下降段曲线图9 第5组归一化平均应力-应变曲线Fig.9 Normalized average stress-strain curve of the 5th group3.1 升段方程系数的确定由式(3)的第1式，求导得:(4)上升段满足下列边界条件：1)曲线通过原点，即x=0时，y=0；2)曲线在原点的斜率等于初始弹性模量，即;3)曲线通过峰值点且有极大值，即x=1时，y=1，同时满足由上述4个边界条件求得：，B=A-1,式中：Ec、E0分别表示初始弹性模量和峰值点割线模量，根据试验数据得：.604所以上升段表达式为：(5)3.2 降段方程系数的确定由式(3)的第2式，求导得：(6)下降段方程自然满足如下边界条件：x=1时，y=1，x→∞时，y→0，→0考虑到与普通混凝土拉伸应力-应变曲线方程的协调问题，对于钢纤维混凝土，参数β参考过镇海[21]研究结果取1.7.参数α是与UHPC基体性能和钢纤维掺量相关的参数，由于没有UHPC材料相关的经验值可供参考，本文通过不同α取值下的曲线与试验平均应力-应变曲线对比确定.图10为α=0.025时拟合曲线与试验第1～6组归一化平均应力-应变曲线对比图，粗实线为拟合曲线，细实线为试验归一化的平均应力-应变曲线.第1组为素混凝土组，由于试验机刚度不足，未能测得应力-应变曲线的下降段；第2组纤维掺量为1%，由于试验机刚度不足以及试验加载速率较大，峰值过后荷载突然下降，没有测得下降段初始阶段；纤维掺量超过1%后可以测得完整的应力-应变曲线.从图中对比曲线可见，α=0.025时拟合曲线与试验曲线吻合程度较高.3.3 本构方程综上所述，UHPC单轴受拉本构关系如下：(7)x图10 各组本构曲线拟合Fig.10 Fitting curves of the constitutive curves4 结论1)单轴拉伸试验结果表明：在保证工作性能的前提下，UHPC纤维掺量可以达到5%，坍落度值为225 mm，随着钢纤维掺量的增加，UHPC的抗拉强度、峰值应变以及韧性都得到提高.2)依据相关试验数据建立了UHPC抗拉强度与纤维掺量、峰值应变与抗拉强度之间的关系，并分析了纤维掺量对受拉韧性的影响.3)根据试验结果采用分段函数的形式建立了UHPC单轴受拉本构关系.参考文献【相关文献】[1] 何峰，黄政宇. 200～300 MPa活性粉末混凝土(RPC)的配制技术研究[J]. 混凝土与水泥制品，2000(4)：3-7.HE F, HUANG Z Y. 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混凝土中钢纤维的应用及其对力学性能的影响研究

混凝土中钢纤维的应用及其对力学性能的影响研究一、引言混凝土是一种广泛应用的建筑材料，但其在受力时容易出现开裂、疲劳等问题。

为了提高混凝土的力学性能，钢纤维作为一种常用的增强材料被引入其中。

本文旨在探讨钢纤维在混凝土中的应用及其对力学性能的影响。

二、钢纤维在混凝土中的应用1. 钢纤维的种类目前常用的钢纤维种类包括普通钢纤维、弹性钢纤维、弯曲钢纤维等。

普通钢纤维主要用于防止疲劳和裂缝扩展，弹性钢纤维主要用于提高混凝土的抗震性能，弯曲钢纤维则可提高混凝土的塑性变形能力。

2. 钢纤维的添加量钢纤维添加量的大小会直接影响混凝土的力学性能。

一般来说，添加量在0.5%~2.0%左右较为适宜。

但具体添加量应根据混凝土所需的力学性能来确定。

3. 钢纤维的形状钢纤维的形状也会影响混凝土的性能。

目前常用的钢纤维形状有直径为0.2~0.4mm的钢丝、直径为0.6~1.0mm的钢钉、长度为25~60mm的钢丝等。

不同形状的钢纤维对混凝土的力学性能影响不同。

三、钢纤维对混凝土力学性能的影响1. 抗拉强度添加钢纤维可以提高混凝土的抗拉强度，减少开裂的发生。

研究表明，添加钢纤维后混凝土的抗拉强度可提高20%~50%。

2. 抗压强度钢纤维的添加对混凝土的抗压强度影响不大。

但在高温下，添加钢纤维可明显提高混凝土的抗压强度。

3. 疲劳性能添加钢纤维可提高混凝土的疲劳性能，减少裂缝的扩展。

研究表明，添加钢纤维后混凝土的疲劳寿命可提高1~2倍。

4. 冲击性能添加钢纤维可提高混凝土的冲击性能。

研究表明，添加钢纤维后混凝土的冲击强度可提高30%以上。

5. 塑性变形能力添加钢纤维可提高混凝土的塑性变形能力，使其具有更好的抗震性能。

研究表明，添加钢纤维后混凝土的塑性变形能力可提高10%以上。

四、结论钢纤维作为一种增强材料，在混凝土中的应用可以显著提高其力学性能。

不同形状、不同添加量的钢纤维对混凝土的力学性能影响不同，应根据具体情况选择合适的钢纤维种类和添加量。

混凝土结构中超高性能纤维增强混凝土的应用

混凝土结构中超高性能纤维增强混凝土的应用一、前言混凝土是建筑工程中常用的材料，但在实际应用中，混凝土结构存在一些问题，如强度低、抗裂性差、易龟裂、易开裂等。

为了解决这些问题，超高性能纤维增强混凝土（Ultra-High Performance Fiber Reinforced Concrete，UHPFRC）应运而生。

UHPFRC是一种具有高强度、高韧性、高抗裂性、高耐久性等优良性能的新型混凝土材料。

它的应用可以提高混凝土结构的抗震性能、延长使用寿命，同时还可以降低工程成本和节约能源。

本文将详细介绍UHPFRC的性能特点、制备方法及应用实例，并探讨UHPFRC在混凝土结构中的应用前景。

二、UHPFRC的性能特点1.高强度UHPFRC的强度远远高于传统混凝土，其抗压强度可达到150MPa以上，抗拉强度可达到10MPa以上。

这种高强度可以有效提高混凝土结构的承载能力，减少结构的自重，从而降低工程成本。

2.高韧性UHPFRC具有高韧性，可以在受到外力作用时发生塑性变形，从而吸收能量。

这种韧性可以增强混凝土结构的抗震性能，减少结构在地震中的损伤。

3.高抗裂性UHPFRC中添加了大量的钢纤维和其他纤维，这些纤维可以有效防止混凝土结构出现裂缝，提高混凝土的抗裂性能。

4.高耐久性UHPFRC具有优异的耐久性，可以在恶劣的环境中长期使用。

它可以有效防止混凝土结构受到自然环境、化学腐蚀、冻融循环等因素的损害。

三、UHPFRC的制备方法UHPFRC的制备方法主要包括原材料的选择、配合比的确定、混合、浇筑、养护等步骤。

1.原材料的选择UHPFRC的原材料包括水泥、细骨料、粗骨料、纤维等。

其中，水泥的品种和强度等级应根据工程要求进行选择；细骨料应选用高品质的细度系数，以保证混凝土的均质性和流动性；粗骨料应选用优质的骨料，以确保混凝土的强度和耐久性；纤维可以选择钢纤维、碳纤维、玻璃纤维等。

2.配合比的确定UHPFRC的配合比应根据工程要求、原材料性能和加工工艺等因素进行确定。

超高性能混凝土的配合比设计及性能研究

超高性能混凝土的配合比设计及性能研究一、引言超高性能混凝土（Ultra High Performance Concrete, UHPC）是一种新型的高性能混凝土，具有高强度、高耐久、高抗裂、高密实性等特点，在建筑、桥梁、隧道等领域得到了广泛应用。

本文将就UHPC 的配合比设计及性能研究进行详细探讨。

二、UHPC的组成及性能1. UHPC的组成UHPC的组成主要由水泥、石英粉、硅灰、钢纤维等微细颗粒材料和特殊的高性能外加剂组成。

2. UHPC的性能UHPC的性能主要包括以下几个方面：（1）高强度：UHPC的抗压强度可达到150MPa以上，是传统混凝土的4-5倍。

（2）高耐久：UHPC的耐久性能优异，可抵御恶劣环境下的腐蚀和磨损。

（3）高抗裂：UHPC中添加了大量的钢纤维，使得混凝土具有很好的抗裂性能。

（4）高密实性：UHPC的密实性能非常好，能够有效地防止水分和气体的渗透。

三、UHPC的配合比设计1. UHPC配合比的基本要求UHPC的配合比设计需要满足以下基本要求：（1）水泥的掺量应该控制在200-600kg/m3之间。

（2）石英粉的掺量应该控制在500-1000kg/m3之间。

（3）硅灰的掺量应该控制在100-200kg/m3之间。

（4）钢纤维的掺量应该控制在4%-8%之间。

（5）外加剂的掺量应该控制在2%-8%之间。

2. UHPC配合比的设计方法UHPC的配合比设计需要根据实际工程情况进行综合考虑，一般通过试验来确定最佳的配合比。

具体的设计方法如下：（1）确定混凝土的强度等级。

（2）根据强度等级和工程要求确定水泥的掺量。

（3）根据水泥的掺量确定石英粉的掺量。

（4）根据石英粉的掺量确定硅灰的掺量。

（5）根据硅灰的掺量确定钢纤维的掺量。

（6）根据钢纤维的掺量确定外加剂的掺量。

（7）进行试验，确定最佳的配合比，并进行调整和优化。

四、UHPC的性能研究1. UHPC的强度性能研究UHPC的强度性能是其最为重要的性能之一，需要进行深入的研究。

钢纤维类型和掺量对高强混凝土力学性能的影响

钢纤维类型和掺量对高强混凝土力学性能的影响摘要钢纤维加入混凝土能够有效地阻碍混凝土内部裂纹的扩展及宏观裂缝的形成，显著地提高混凝土的力学性能、增加冲击韧性、冲击强度和疲劳强度、减少开裂风险，增大混凝土的致密性和延性。

钢钎维混凝土已在基础设施建设、特种混凝土制备与应用等行业得到大量应用，取得了良好的技术经济和社会效益。

有关钢纤维的掺量、钢纤维与其他纤维的组合形式以及钢纤维的分布方式对混凝土力学性能和耐久性能的影响得到了大量的研究，但钢纤维类型、表面状态及掺量等参数对混凝土力学性能的影响尚未有明确阐述，为此，本文研究不同直径、长度和表面状态的钢纤维及其掺量对抗压、抗折和劈拉强度的影响规律，以期最大限度地发挥钢纤维的使用效能。

关键词钢纤维类型；掺量；高强混凝土；力学性能1 试验材料及方法1.1 原材料水泥采用P·52.5RⅡ水泥，矿物掺和料为硅灰。

粗骨料由两种粒径范围5～10mm和10～16mm的玄武岩石子以3：7的质量比混合使用，其表观密度为3030kg/m3，压碎指标为3.1%。

细骨料采用机制砂，表观密度为2600kg/m3。

附着橡胶颗粒的再生钢纤维（Recycledsteelfiberwhichrubberparticleisattachedto，RSFR），是指通过一定技术将废旧轮胎中的钢纤维取出，并切割成不同长度的钢纤维。

而将钢纤维RSFR经过高温处理后可以得到未附着橡胶颗粒的再生钢纤维（Recycledsteelfiberwithoutrubberparticles，RSF），其表面附着被煅烧的橡胶颗粒留下的炭黑。

减水剂采用固含量为50%的聚羧酸型减水剂[1]。

1.2 混凝土的制备本试验共制备6种类型的含粗骨料超高性能混凝土，其中一种为未掺入任何钢纤维的空白组超高性能混凝土，另外5种为分别掺入不同类型钢纤维的超高性能混凝土，混凝土的水胶比（Watertobinderratio，W/B）均为0.18，其配合比及其边长为100mm立方体试件的抗压强度和劈裂抗拉强度见表2。

超高强度混凝土的研究与应用

超高强度混凝土的研究与应用超高强度混凝土是一种新型的建筑材料，其强度可以达到普通混凝土的10倍以上，因此在工程建设中具有很大的潜力。

本文将介绍超高强度混凝土的研究现状、制备工艺和应用领域，并探讨其未来发展方向。

一、超高强度混凝土的研究现状超高强度混凝土是指强度在150MPa以上的混凝土，其主要由水泥、石英粉、硅灰、钢纤维等材料组成。

随着科技的不断发展，超高强度混凝土的研究也得到了很多重视。

目前，国内外学者在超高强度混凝土的研究方面已取得了很多进展。

1. 国外研究现状在国外，超高强度混凝土的研究始于上世纪80年代。

当时，法国学者Bernard德·拉福雷（Bernard de Larrard）首次提出了超高强度混凝土的概念，并在1992年成功制备了强度为200MPa的混凝土。

此后，美国、日本、德国等国家也相继开展了超高强度混凝土的研究工作。

其中，美国的普渡大学、日本的大阪大学、德国的斯图加特大学等高校在超高强度混凝土的研究方面取得了重大突破。

2. 国内研究现状我国在超高强度混凝土的研究方面起步较晚，但随着科技的不断发展，国内学者也取得了很多进展。

近年来，国内高校和科研机构相继开展了超高强度混凝土的研究工作，其中包括清华大学、同济大学、哈尔滨工业大学等。

他们主要从材料配比、制备工艺、性能研究等方面入手，不断探索超高强度混凝土的制备和应用。

二、超高强度混凝土的制备工艺超高强度混凝土的制备是一个复杂的过程，需要精确的材料配比和制备工艺。

目前，超高强度混凝土的制备工艺主要包括以下几个方面：1. 材料选择超高强度混凝土的材料主要包括水泥、石英粉、硅灰、钢纤维等。

其中，水泥的种类和配比对混凝土的强度和性能有着至关重要的影响。

石英粉和硅灰则是控制混凝土密实度和流动性的关键材料。

而钢纤维可以增强混凝土的韧性，提高其抗裂性能。

2. 配比设计超高强度混凝土的配比设计是制备过程中最为关键和复杂的一步。

配比设计需要考虑混凝土的强度、流动性、密实度等因素，并结合具体的施工环境和要求进行调整。

超高性能混凝土的配合比设计及性能研究

超高性能混凝土的配合比设计及性能研究超高性能混凝土（Ultra-High Performance Concrete，简称UHPC）是一种具有卓越性能的混凝土，其在强度、耐久性和耐久性方面远远超过传统混凝土。

本文将探讨UHPC的配合比设计及其性能研究。

一、UHPC的配合比设计1. 硅酸盐材料的选择UHPC的主要成分是细粉煤灰、二氧化硅和二氧化钛等硅酸盐材料。

这些材料具有高度活性，并能够在混凝土中形成高强度胶凝材料的骨架结构。

2. 骨料的选择在UHPC中，常采用细颗粒骨料，如砂、粉煤灰和二氧化硅等。

这些骨料有助于提高混凝土的致密性和强度。

3. 掺合料的添加为了进一步提高UHPC的性能，可以添加适量的掺合料，如钢纤维和超细粉等。

钢纤维可以有效地增加混凝土的韧性和抗裂性能，而超细粉则可以填充混凝土中的细微孔隙，提高其致密性。

4. 水胶比的控制UHPC的水胶比通常较低，一般在0.15以下。

降低水胶比可以提高混凝土的强度和耐久性。

二、UHPC的性能研究1. 强度特性UHPC具有极高的抗压强度和抗拉强度。

其抗压强度可以达到200MPa以上，抗拉强度可以达到20MPa以上。

这使得UHPC在大跨度结构、高层建筑和耐火结构等特殊领域具有广泛应用前景。

2. 耐久性能UHPC的耐久性能优异，能够抵抗氯离子渗透、碱-骨料反应和冻融循环等多种外界环境的侵蚀。

这使得UHPC成为海上工程、桥梁和隧道等重要基础设施的理想材料。

3. 施工性能尽管UHPC具有优异的强度和耐久性能，但其施工性能并不受影响。

UHPC可以通过自流充填、喷涂和浇筑等多种方式施工，适应各种复杂结构的要求。

4. 经济性尽管UHPC的成本较高，但由于其卓越的性能和耐久性，能够大幅度减少维修和更换的成本，因此从长远来看，UHPC的使用是经济可行的选择。

在总结中，UHPC的配合比设计及性能研究是推动混凝土技术发展的重要方向之一。

通过精心选择硅酸盐材料、骨料和掺合料，并控制水胶比，可以得到高性能的UHPC。

纤维对UHPC影响研究现状

CASE区域治理纤维对UHPC影响研究现状扬州大学建筑科学与工程学院许晴莹摘要：超高性能混凝土（UHPC）是一种新型的水泥基材料，拥有的超高强度、高韧性和优异耐久性使其成为现如今混凝土发展的方向。

其原材料主要由水泥、超细颗粒、细骨料、纤维和高性能减水剂组成。

本文阐述了纤维对UHPC力学强度等性能的影响，为UHPC的研究与发展提供了基础。

关键词：超高性能混凝土；纤维；研究现状；抗压强度中图分类号：TU528.45 文献标识码：A 文章编号：2096-4595（2020）18-0175-0001一、UHPC发展历程超高性能混凝土（UHPC）是由高性能混凝土发展而来的一种新型的混凝土材料，其概念在1994年被Larrard和Sedran[1]首次提出。

UHPC是利用超细活性粉末代替高性能混凝土中的粗骨料[2]，为了降低其水胶比，需要在制作过程中加入减水剂，一般还会加入纤维来增强混凝土的韧性。

粗骨料的去除可使细骨料与水泥浆更好地黏结在一起，从而有效提高UHPC材料的均质性，减少细小裂缝的产生。

超细活性粉末通常选用硅灰，由于其形状是细微球体，可以填充水泥颗粒间存在的空隙，使水泥浆体黏结更加紧密，同时改善了骨料与水泥石界面的黏结度，而且硅灰二次水化反应所生成的硅酸钙凝胶也能适当提高混凝土强度。

在高温养护的条件下，UHPC中的硅灰等胶凝材料的水化反应会被加速，混凝土内部的结构得到改善，强度将得到进一步提升。

传统混凝土中没有纤维的加入，延性较差，易发生脆性破坏，在UHPC中掺入纤维可提高其强度和延性。

二、国内外研究进程湖南大学的黄政宇[2]教授等人是我国首批研究UHPC的学者，他们将52.5硅酸盐水泥与活性掺合料混合，掺入高效减水剂和短钢纤维，成功研制出强度超过200MPa的超高强钢纤维混凝土。

他们通过探究发现，UHPC的抗压强度与不同养护机制有关，且受到钢纤维掺量、水灰比等因素的影响。

紧接着，国内各研究所与各大高校也先后开展了对UHPC的研究与应用。

超高性能混凝土的配合比设计与性能研究

超高性能混凝土的配合比设计与性能研究一、引言超高性能混凝土（Ultra High Performance Concrete, UHPC）是一种具有极高强度、高耐久性、高密度和高抗冲击性的新型混凝土材料。

近年来，UHPC已经成为了世界上混凝土技术研究的热点之一。

本文旨在介绍UHPC的配合比设计方法以及其性能研究进展。

二、UHPC的组成UHPC的组成包括水泥、细集料、粗集料、钢纤维、化学掺合剂以及高性能化学品。

其中，水泥的种类可以是普通硅酸盐水泥、高性能硅酸盐水泥或其他类型的水泥。

细集料可以是石英粉或石英砂，粗集料可以是硅酸盐或火山岩。

钢纤维是UHPC的重要组成部分，可以提高UHPC的抗拉强度和韧性。

化学掺合剂可以是高性能减水剂、膨胀剂、缓凝剂等。

高性能化学品主要包括微细氧化硅粉末、二氧化硅微粉等。

三、UHPC的配合比设计UHPC的配合比设计是UHPC制备的关键之一。

通常，UHPC的配合比设计包括以下几个步骤：1. 确定水泥的种类和用量。

水泥是UHPC的主要胶凝材料，不同种类和用量的水泥会对UHPC的性能产生很大的影响。

2. 确定细集料的种类和用量。

细集料是UHPC中的重要组成部分，它可以填充水泥胶凝体中的孔隙，提高UHPC的密实度和强度。

3. 确定粗集料的种类和用量。

粗集料是UHPC中的另一个重要组成部分，它可以提高UHPC的抗压和抗拉强度。

4. 确定钢纤维的种类和用量。

钢纤维可以提高UHPC的韧性和抗拉强度。

5. 确定化学掺合剂的种类和用量。

化学掺合剂可以改善UHPC的流动性和凝结性能。

6. 确定高性能化学品的种类和用量。

高性能化学品可以提高UHPC的抗裂性能和耐久性。

7. 根据配合比设计计算UHPC的混合比例。

混合比例是UHPC的重要参数之一，它直接影响UHPC的性能。

四、UHPC的性能研究UHPC具有很多优异的性能，其中包括极高的强度、高的耐久性和抗冲击性、优异的抗裂性能等。

下面将对UHPC的性能进行详细介绍。

纤维对UHPC力学性能的影响研究进展共3篇

纤维对UHPC力学性能的影响研究进展共3篇纤维对UHPC力学性能的影响研究进展1近年来，超高性能混凝土（UHPC）已经成为了混凝土技术的重要研究课题之一。

与传统混凝土相比，UHPC具有更高的强度、更好的耐久性以及更好的耐久性等特点，这使得UHPC成为高性能建筑材料的重要代表。

同时，纤维材料的添加成为了UHPC性质改良的一种重要方式。

纤维的添加能够增强UHPC的韧性和裂缝控制能力，提高UHPC的抗震能力，并调节UHPC的塑性行为。

因此，如何选择合适的纤维材料、确定适宜的纤维含量和纤维长度以及纤维分布是影响UHPC力学性能的关键方面。

一、纤维的分类及影响目前在UHPC中常见的纤维材料有聚丙烯纤维、碳纤维、玻璃纤维、钢纤维等。

这些纤维的选择将会对UHPC的力学性能产生不同的影响。

1. 聚丙烯纤维聚丙烯纤维是一种非金属纤维，广泛用于UHPC中。

该材料在抗拉强度、抗压强度等方面的提高效果都比较显著。

同时，该材料的控制裂缝能力比较优异，可以弥补UHPC的脆性。

但该材料的抗剪强度较低，且易被热膨胀直接熔化，因此在UHPC中的使用应该控制其含量。

2. 碳纤维碳纤维是一种高性能纤维，它具有抗拉强度高等特点。

同时由于其化学性质稳定，在UHPC中添加碳纤维，可在UHPC中提供较好的增强作用。

但是碳纤维的弹性模量较高，如果纤维含量和长度不合适，有可能产生两种不同的断裂模式，其中一种模式是由单个碳纤维引起的断裂模式，另一种是由合并碳纤维断裂引起的断裂模式。

3. 玻璃纤维玻璃纤维是一种轻质、高强度、耐热的纤维，添加到UHPC中可以显著提高UHPC的抗拉强度、弯曲强度、裂缝控制以及冲击性能。

而且，玻璃纤维尽管被水浸泡也可以较好地保持其强度。

4. 钢纤维钢纤维是一种强度较高的金属，添加到UHPC中可以显著提高UHPC的某些力学性质。

但是，添加过量的钢纤维会破坏UHPC的韧性，使得UHPC失去抗震能力[1]，因此在使用钢纤维是应适当控制其含量。

混凝土中添加纤维对性能的影响研究

混凝土中添加纤维对性能的影响研究一、背景介绍混凝土是一种常用的建筑材料，具有高强度、耐久性、耐腐蚀等优点。

然而，由于其本身的脆性，混凝土在受力时容易出现裂缝，从而影响其力学性能和使用寿命。

为了解决这一问题，研究者开始将纤维添加到混凝土中，以改善其韧性和抗裂性能。

纤维可以是钢纤维、聚丙烯纤维、玻璃纤维等，不同类型的纤维对混凝土的影响也不同。

本文将重点研究纤维添加对混凝土性能的影响。

二、纤维添加对混凝土性能的影响1. 抗裂性能混凝土的抗裂性能是其重要的力学性能之一。

添加纤维可以有效地提高混凝土的抗裂性能。

钢纤维和聚丙烯纤维可以增加混凝土的韧性，从而减少裂缝的产生和扩展。

玻璃纤维可以增强混凝土的抗拉强度，从而提高其抗裂性能。

研究表明，在相同配合比的情况下，添加纤维可以使混凝土的裂缝宽度减少60%以上。

2. 抗冲击性能混凝土在受到冲击荷载时容易破坏，而添加纤维可以提高混凝土的抗冲击性能。

研究表明，添加钢纤维可以提高混凝土的冲击强度和冲击能量吸收能力，从而增加其抗冲击性能。

聚丙烯纤维和玻璃纤维的抗冲击性能也有所提高，但不如钢纤维显著。

3. 抗压性能添加纤维可以提高混凝土的抗压强度和抗压性能。

研究表明，添加钢纤维可以提高混凝土的抗压强度和韧度，提高其抗压性能。

聚丙烯纤维和玻璃纤维的抗压性能也有所提高，但不如钢纤维明显。

4. 抗拉性能混凝土的抗拉性能较差，容易在受拉载荷时产生裂缝。

添加纤维可以提高混凝土的抗拉强度和抗拉性能。

研究表明，添加玻璃纤维可以提高混凝土的抗拉强度和韧度，增加其抗拉性能。

钢纤维和聚丙烯纤维的抗拉性能也有所提高，但不如玻璃纤维明显。

5. 耐久性混凝土的耐久性是其使用寿命的关键因素之一。

添加纤维可以提高混凝土的耐久性。

研究表明，添加钢纤维可以减少混凝土表面的龟裂和开裂，从而提高其耐久性。

聚丙烯纤维和玻璃纤维的耐久性也有所提高，但不如钢纤维明显。

三、纤维添加的适用范围和注意事项1. 适用范围纤维添加适用于需要提高混凝土抗裂性能和抗冲击性能的场合，如桥梁、隧道、地下室等。