钢纤维掺量和配筋率对UHPC轴拉性能和开裂行为的影响

作     者：罗贤志 张素梅 李爱东 张晨明 赵林 张雨晨 

作者机构：哈尔滨工业大学(深圳)土木与环境工程学院 哈尔滨工业大学(深圳)广东省土木工程智能韧性结构重点实验室 中国铁路设计集团有限公司 

出 版 物：《建筑结构学报》 (Journal of Building Structures)

年 卷 期：2024年第9期

页      面：13-28页

核心收录：

学科分类：08[工学] 081304[工学-建筑技术科学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 0813[工学-建筑学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(52178130) “十四五”国家重点研发计划项目(2022YFC3802001) 中国铁路设计集团有限公司科技项目(2018-029) 

主　　题：超高性能混凝土 钢纤维掺量 配筋率 纤维分布 轴拉试验 数字图像相关方法 轴拉性能 开裂行为 

摘      要：超高性能混凝土(UHPC)因物理力学性能优异而被广泛用作结构的加强层或保护层，但2%～3%的典型纤维体积掺量带来的高昂成本仍阻碍着其进一步推广应用。相较于典型纤维掺量UHPC,低纤维掺量UHPC材料成本更低，且具有改善配筋UHPC延性的潜力。为探究低纤维掺量配筋UHPC的轴拉性能和开裂行为，通过轴向拉伸试验测试了10组共30个试件的拉伸响应，并采用图像识别算法定量评估了试件内部的纤维分布特征，基于试验结果分析了配筋率和纤维掺量对配筋UHPC延性、承载能力和开裂行为的影响。研究结果表明：0.5%纤维体积掺量UHPC的延性随配筋率增大近似线性增加，但改变配筋率对2.0%纤维体积掺量UHPC的延性影响有限；配筋UHPC达到拉伸承载力时UHPC和钢筋的应力受配筋率和纤维掺量配比影响，计算拉伸承载力时需予以考虑；配置钢筋可显著提升0.5%纤维体积掺量UHPC控制最大裂缝宽度的能力，但对2.0%纤维体积掺量UHPC控制最大裂缝宽度的能力影响不大；改变配筋率对配筋UHPC最大裂缝宽度的影响较小；将纤维体积掺量从2.0%降低至0.5%后，除控制最大裂缝宽度的能力略有降低外，配筋UHPC的其他轴拉性能基本未见退化。