带钩端钢纤维的UHPC的和易性、纤维分布和力学性能
关键词：钢纤维混合比例、和易性、纤维分布、力学性能。
摘要：超高性能混凝土(UHPC)具有优越的力学性能和耐久性，这促使研究人员和工程师广泛探索其在土木工程中的应用。尽管在现有工程应用中经常采用钢直微纤维加固UHPC，但有研究报道，变形钢宏纤维在增强UHPC峰后响应和延性方面优于钢直微纤维，这在抗震设计和应用中具有重要意义。然而，对于变形钢纤维增强UHPC的可加工性，仍然存在一个主要的关注。因此，为了解决这一问题，本研究进行了彻底的调查。通过一系列试验研究了硅砂和纤维含量对新鲜UHPC性能的影响，包括限制和不限制变形能力、填充能力、水平和垂直速度、通过能力和纤维分布。除了工作性能外，研究了硅砂和纤维含量对含钢大纤维变形UHPC在28天和90天压缩和拉伸性能的影响。结果表明，较高的硅砂含量虽然改善了UHPC的和易性，但降低了纤维分布的均匀性。结果表明，加入1%体积分数的变形钢纤维可以提高UHPC的和易性，但降低了UHPC的抗压强度，这与相同体积分数的直钢微纤维的作用相反。纤维含量从1%增加到2%，提高了UHPC的塑性粘度，改善了纤维的分布，缓解了钢筋的堵塞效应。采用ACI 237R提出的标准坍落度试验是评价带钩端钢纤维的UHPC纤维分布和通过能力的可行方法。总体而言，变形钢纤维体积分数为2%的UHPC在塑性黏度控制得当的情况下，具有良好的和易性和纤维分布。
一、介绍
超高性能混凝土(UHPC)具有超高的抗拉强度和抗压强度，以及极低的孔隙率。这是通过使用紧密包装的原料、高效减水剂和细火山灰矿物掺合料来实现的。低孔隙率使得UHPC几乎不渗透氯化物、硫酸盐和二氧化碳，从而使UHPC在减少维护的情况下使用寿命更长。UHPC是一种高性能纤维增强胶凝复合材料，具有延性拉伸性能，并伴有密集的窄裂缝[1-13]。由于其优异的力学性能和耐久性，研究人员和工程技术人员对其进行了广泛的探索UHPC在民用基础设施和抗震结构中的应用-[14-28]。
新鲜UHPC的和易性是保证硬化UHPC的质量和机械性能的关键。它与常规混凝土材料相似，受配合比、含水量、化学外加剂、原料特性等多种因素的影响。Yu等人[29]指出，钢微纤维的夹杂对UHPC的坍落流有不利影响。Boulekbache等[30]研究表明，纤维增强混凝土和易性不足时，纤维取向较差，降低了纤维对力学性能的贡献。
硅灰对UHPC加工性的影响仍不清楚。有许多研究报道[31,32]，在UHPC中加入硅灰可以改善其和易性。Van Tuan等人[33]表示水泥置换量硅灰产生UHPC的最佳工作性能为10 - 20%。相反，Aldahdooh等[34]的研究表明，硅灰中存在的碳含量导致了可加工性的损失[35-38]。Duval和Kadri[39]表明，部分水泥被硅灰替代达10%并不会降低和易性。这些研究者提出的相互矛盾的结果可能是由于使用的硅灰的特性不同，特别是碳含量不同[31,35 - 38]。
Ranade et al.[40]发现，虽然低硅砂含量降低了UHPC的粘度，但却增强了UHPC的和易性。Yang等人的[14]研究表明，砂粒的角度更大，会降低钢微纤维UHPC的流动性。研究还表明，用钢微纤维填充剂部分替代UHPC中的水泥，显著提高了微纤维和粘结剂的和易性和效率。
对于钢纤维对UHPC的影响，Yu等[29]研究表明，微钢纤维的加入使UHPC的坍落度值降低，空气含量增加。Soliman和Nehdi[41]也报道了聚丙烯纤维和硅灰石微纤维的加入对UHPC的和易性有不利影响。Laskar和Talukdar[42]研究发现，随着纤维含量的增加，屈服应力和塑性粘度增加。Kang等人的[43]研究表明，当钢微纤维含量达到5%时，UHPC的抗拉强度呈线性增加。杜邦和Vandewalle[44]研究表明，由于纤维含量的增加，纤维间的相互作用增加，在混合过程中可能会产生球化效应，从而导致UHPC的力学性能下降。Park等人的[45]和Kim等人的[46]研究表明，与未变形的钢宏纤维或微纤维相比，含变形钢宏纤维的UHPC具有更强的拉伸和弯曲性能。
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