自密实超高性能混凝土基准配合比研究

自密实超高性能混凝土基准配合比研究

钟诚

福建省交通工程造价站 福建省福州市 350000

【摘要】超高性能混凝土（Ultra-high performance concrete，UHPC）是新一代建筑材料，具有超高的力学性能和优异的耐久性能，在高层结构、大跨桥梁、海上平台及军事防护工程等领域中具有广阔的应用前景，然而如果其胶凝材料用量大，掺入纤维后成本大大提高。本章通过探讨不同水胶比对不同纤维混凝土工作性能的影响，进一步推动UHPC在土木工程领域的应用。

【关键词】超高性能混凝土；耐久性能；大跨桥梁；成本

1试验材料及试验方案

1.1水泥

参照经济性以及混凝土质量需求，选用福建炼石水泥有限公司生产的P·O 42.5水泥，参照GB175-2007《通用硅酸盐水泥》规范要求，测试其主要技术指标，结果如表1所示。

表1  普通硅酸盐水泥物理性能指标

图-1  水泥粒径分布

1.2细集料

试验选用巩义市恒鑫滤料厂生产的20-40目的石英砂，参照GB/T 14684-2011《建设用砂》要求，对石英砂的级配及技术指标进行测试，结果如表2所示。

表2  石英砂的物理性能参数

1.3纤维

分别采用钢纤维、碳纤维和芳纶纤维对UHPC的配合比进行研究。其中，钢纤维选用表面镀铜的短直钢纤维，抗拉强度2850-3050MPa，平均直径在0.18-0.22mm左右，平均长度为12-13mm左右，长径比在75左右，密度为7800kg/m3。碳纤维规格性能如表3。

表3碳纤维规格性能表

2自密实UHPC基准配合比研究

2.1骨料颗粒级配对UHPC性能的影响

细骨料的最大粒径、颗粒级配、粒型、表面粗糙程度和吸水率等均会影响UHPC的工作性能，但据调查，这些因素中，颗粒级配是最容易发生波动的因素。配制UHPC的理论支撑之一为最紧密堆积理论，且细骨料在整个UHPC中所占体积最大，其颗粒级配的波动对UHPC工作性能的影响不容忽视，因此，实时监测细骨料颗粒级配的波动，并合理调整细骨料的颗粒级配，应该是UHPC实际工程应用中保证工作性能的有效方法之一。

2.2纤维种类和用量对UHPC流动度和抗压强度的影响

为了研究不同纤维种类和用量对UHPC流动度的影响，将UHPC的水胶比固定为0.174，减水剂为TW-3（F），本实验选取了3种纤维进行试验，实验结果可以看出，使用钢纤维的自密实UHPC的抗压强度可以稳定在110以上，最大能到达130，而同等体积掺量的碳纤维和方纶纤维的强度就低了一些，最大也只达到了120MPa；同时，通过对比坍落度等工作性能指标，使用钢纤维制备的自密实UHPC的工作性能更优于芳纶纤维、碳纤维的工作性能。因此，制备自密实UHPC优先选用钢纤维，掺量2%为佳。

3结论

（1）掺入纤维类影响UHPC的工作性能和力学性能。提前进行钢纤维的力学性能检验，可以正确指导其掺量的选择，有利于UHPC自密实性能的实现（尤其是掺加外掺剂的UHPC），当掺量达到2%时试验效果最佳。

（2）在制备自密实UHPC时，钢纤维比碳纤维和芳纶纤维具有更好流动性和抗压强度。

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