纖維混摻超高性能混凝土抗沖磨與拉伸性能研究

王雄鋒，陳 波，張曉闖，呂樂樂，張 豐

(1.南京水利科學(xué)研究院 水災(zāi)害防御全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210029；2.中國電建集團(tuán)中南勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖南 長沙 410014)

1 研究背景

很多大型高水頭電站，例如向家壩、石頭峽、白鶴灘、大石峽以及錦屏一級水電站等其最大泄流流速均超過40 m/s。水工泄水建筑物長期受到高速夾沙、夾石水流的反復(fù)沖磨，會造成混凝土的嚴(yán)重沖蝕和磨蝕，大大縮短建筑物的服役壽命[1-2]。在泄水建筑物的修補(bǔ)工程中，常常使用高強(qiáng)度等級混凝土。例如：新疆和田烏魯瓦提水利樞紐工程、烏魯木齊河青年渠渠首段、喀群引水樞紐泄洪閘段均受到砂石長期沖磨，后采用C60混凝土對破壞面進(jìn)行修復(fù)。實(shí)踐證明，提高混凝土的強(qiáng)度等級是抵抗推移質(zhì)沖磨的有效方法[3]。但是，也有報道[4]指出，在西部某些地區(qū)的泄水建筑物中，C60甚至C80的高強(qiáng)混凝土也存在沖磨破壞現(xiàn)象。并且高強(qiáng)混凝土存在脆性大、抗裂性差以及抵抗變形性能差等問題。因此具有超高抗壓強(qiáng)度、超高韌性、超高耐久性的超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete，UHPC)的出現(xiàn)為泄水建筑物沖磨破壞提供了一種新的修補(bǔ)材料[5]。

纖維作為UHPC的重要組分之一，其品種和摻量對混凝土各項(xiàng)性能有著重要的影響[6-8]。Yoo等[9]研究了不同類型鋼纖維和超高分子量聚乙烯(Ultra-high molecular weight polyethylene，PE)纖維混摻對UHPC拉伸性能的影響，發(fā)現(xiàn)隨著PE纖維取代率的增加，鋼-PE纖維混摻UHPC的應(yīng)變能力和能量吸收能力顯著提高，但抗拉強(qiáng)度有所下降。Son等[10]采用端鉤鋼纖維與直徑為0.1 mm聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol，PVA)纖維混摻，研究了混摻比例對混凝土拉伸性能的影響，得出1.5%端鉤鋼纖維與0.5% PVA纖維混摻比單摻2.0%端鉤鋼纖維的抗拉強(qiáng)度大的結(jié)論，并認(rèn)為PVA纖維的摻入提高了端鉤鋼纖維的拉拔阻力，從而進(jìn)一步提高混凝土的韌性。Li等[11]研究了1.3%短直鋼纖維與0.5%多種粗有機(jī)纖維混摻UHPC的抗拉性能，發(fā)現(xiàn)有機(jī)纖維的摻入會提高UHPC的抗拉強(qiáng)度和韌性，但是也會降低抗壓強(qiáng)度；不同有機(jī)纖維替代部分鋼纖維，UHPC抗拉韌性因有機(jī)纖維種類不同而呈現(xiàn)不同的規(guī)律。Wongprachum等[12]研究了鋼纖維、聚丙烯(Polypropylene，PP)纖維和超細(xì)聚丙烯纖維對混凝土抗沖磨性能的影響，發(fā)現(xiàn)無論何種纖維都能夠提高混凝土的抗沖磨性能；當(dāng)纖維摻量為1.0%時，PP纖維對混凝土抗沖磨性能的提升效果優(yōu)于鋼纖維。Liu等[13]的研究認(rèn)為纖維能夠增強(qiáng)基體的抗剪性能和抗拉性能，從而提高混凝土的抗沖磨性能。

為明晰纖維種類與摻量對UHPC抗沖耐磨性能的影響，同時考慮到鋼纖維UHPC在水下沖磨時易發(fā)生表面銹蝕，而且鋼纖維與有機(jī)纖維混摻能提高UHPC的性價比，降低材料成本，本文從拉伸斷裂能量吸收的角度研究單摻微細(xì)鋼纖維UHPC、混摻微細(xì)鋼纖維-PP纖維/長短PVA纖維UHPC的沖磨性能，為UHPC在泄水建筑物中的應(yīng)用提供技術(shù)支撐。

2 實(shí)驗(yàn)

2.1 原材料水泥采用P·O 42.5普通硅酸鹽水泥，28 d抗壓強(qiáng)度為49.4 MPa，比表面積為350 m2/kg。硅灰SiO2含量為93.32%，密度為2160 kg/m3。粉煤灰為F類I級粉煤灰，密度為2100 kg/m3。砂為河砂，表觀密度為2640 kg/m3，細(xì)度模數(shù)為2.9。纖維采用圓直鍍銅微細(xì)鋼纖維、聚丙烯(PP)纖維和兩種長度的聚乙烯醇(PVA)纖維，具體參數(shù)見表1。

表1 纖維物理性能參數(shù)

2.2 配合比設(shè)計(jì)進(jìn)行UHPC的配合比設(shè)計(jì)時，先設(shè)計(jì)最緊密堆積的基體[14-15]，如表2所示，然后在此基礎(chǔ)上添加適量纖維。

表2 UHPC基體配合比 單位：kg/m3

纖維混摻方式分為鋼-PP纖維混摻、鋼-PVA纖維混摻和長短PVA纖維混摻，并結(jié)合單摻鋼纖維UHPC進(jìn)行對比分析，各組UHPC編號及其對應(yīng)纖維種類、摻量及28 d抗壓強(qiáng)度，如表3所示。

表3 編號及其對應(yīng)的纖維種類與摻量

2.3 試件制備UHPC的制備過程為：(a)依據(jù)配合比準(zhǔn)備好材料，將膠凝材料、砂和減水劑投入攪拌機(jī)中干拌1 min；(b)將水緩慢倒入攪拌機(jī)并持續(xù)攪拌5～6 min；(c)采用人工均勻投入方式將纖維在2 min內(nèi)撒入漿體中，接著攪拌3 min；(d)攪拌完成后澆筑混凝土入模具中，并振動15～25 s至密實(shí)狀態(tài)。試件成型完畢后，在(20±2)℃的環(huán)境下靜置1 d后拆模，將拆模后的試件置于溫度(20±2)℃、相對濕度95%以上的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室內(nèi)繼續(xù)養(yǎng)護(hù)至28 d。

2.4 試驗(yàn)方法

2.4.1 抗沖磨性能試驗(yàn) 試驗(yàn)試件尺寸為φ300 mm×100 mm的圓餅狀試件。試驗(yàn)參照《超高性能混凝土試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》(T/CECS 864—2021)的“水下鋼球法”進(jìn)行，葉片轉(zhuǎn)速為1200 r/min，每隔24 h加水至初始水面高度，累計(jì)沖磨72 h。

2.4.2 抗拉性能試驗(yàn) UHPC的單軸拉伸試驗(yàn)參照《高延性纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料力學(xué)性能試驗(yàn)方法》(JC/T 2461—2018)進(jìn)行。試件采用啞鈴形狀試件，試件厚度為13 mm；兩端夾持段長為75 mm，寬度為60 mm；中間受拉區(qū)段長為100 mm，寬為30 mm。

3 結(jié)果與討論

3.1 纖維混摻對抗沖磨性能的影響

3.1.1 鋼纖維與粗合成纖維混摻UHPC抗沖磨性能 鋼纖維UHPC和鋼-PP/PVA纖維混摻UHPC的抗沖磨強(qiáng)度如圖1所示。

圖1 UHPC抗沖磨強(qiáng)度

UHPC基體(Blank組)抗沖磨強(qiáng)度為51.0 h/(kg/m2)，對比UHPC基體的抗沖磨強(qiáng)度，鋼纖維摻量1.0%～2.0%時，抗沖磨強(qiáng)度增長8%～41%。結(jié)果表明，隨著鋼纖維摻量的增加，UHPC抗沖磨強(qiáng)度呈增長趨勢。這是因?yàn)殇摾w維在UHPC基體中形成了吸收滾動鋼球沖擊和研磨能量的保護(hù)層[16]。此外，由圖1中曲線趨勢可以看出，當(dāng)鋼纖維摻量超過1.5%時，UHPC抗沖磨強(qiáng)度增長幅度變快。這是由于當(dāng)鋼纖維體積摻量較大時，纖維與纖維、纖維與混凝土之間形成的三維網(wǎng)格效果更好，相互搭接的纖維能夠?qū)撉驔_擊荷載分散，降低沖擊瞬時應(yīng)力，提高抗沖磨性能。除此之外，鋼纖維摻量增加能夠顯著提高試樣中鋼纖維密度[17]，促使沖磨表層有更多的鋼纖維吸收鋼球沖磨能量，保護(hù)基體免受鋼球直接沖擊。

1.0%鋼纖維與0.2%、0.5%、0.8%和1.0%PP有機(jī)纖維混摻，鋼-PP纖維混摻UHPC的抗沖磨強(qiáng)度分別為60.6、65.7、66.7和69.7 h/(kg/m2)，相比1.0%鋼纖維UHPC，抗沖磨強(qiáng)度分別提高了10%、19%、21%和26%。1.0%鋼纖維與0.2%、0.5%、0.8%和1.0%PVA有機(jī)纖維混摻，鋼-PVA纖維混摻UHPC的抗沖磨強(qiáng)度分別為54.8、57.9、60.9和68.5 h/(kg/m2)，相比1.0%鋼纖維UHPC，抗沖磨強(qiáng)度分別提高了0、5%、10%和24%。在1.0%鋼纖維摻量的UHPC中加入0.2%～1.0%的PP纖維或PVA纖維，能進(jìn)一步提高UHPC抗沖磨性能。這是因?yàn)?，表面的有機(jī)纖維與鋼纖維共同形成一層薄的緩沖層，以吸收鋼球的研磨和沖擊能量。

相較于同摻量的鋼纖維UHPC，鋼-PP纖維混摻UHPC纖維總摻量1.2%～2.0%時，抗沖磨強(qiáng)度變化幅度為-3%～13%，結(jié)果表明，當(dāng)纖維摻量較少時(1.2%～1.8%)，PP纖維替代部分鋼纖維能夠提高UHPC抗沖磨強(qiáng)度。這是由于試件表面鋼纖維一部分被撬起脫落，一部分被鋼球磨斷(如圖2所示)，導(dǎo)致表面由鋼纖維形成的緩沖層削弱，鋼球直接沖擊和磨蝕UHPC基體[12]；與此同時，裸露在表面的PP纖維仍部分埋置在基體表層，減小鋼球直接對基體造成沖擊和磨蝕損害。相較于同摻量的鋼纖維UHPC，鋼-PVA纖維混摻UHPC纖維總摻量1.2%～2.0%時，抗沖磨強(qiáng)度下降1%～4%，PVA纖維替代部分鋼纖維摻入UHPC中對抗沖磨強(qiáng)度幾乎沒有影響。此外，當(dāng)纖維摻量為2.0%時，鋼纖維UHPC抗沖磨強(qiáng)度略高于鋼-PP纖維混摻UHPC。造成這一結(jié)果的原因可能是隨著鋼纖維摻量的增大，使得試件表面形成較多的相互搭接的鋼纖維(如圖3)，因此減弱了鋼纖維被鋼球沖磨后翹起脫落的現(xiàn)象，大幅提高了鋼纖維UHPC的抗沖磨性能。綜上所述，纖維摻量相同時，鋼-PP纖維混摻UHPC的抗沖磨性能整體略優(yōu)于鋼纖維UHPC，而鋼-PVA纖維混摻UHPC與鋼纖維UHPC的抗沖磨強(qiáng)度基本相當(dāng)。

圖2 鋼纖維脫落形成的坑

圖3 相互搭接的鋼纖維

3.1.2 長短PVA纖維混摻UHPC抗沖磨性能 長短PVA纖維混摻UHPC與纖維摻量同為2.0%的鋼纖維UHPC、鋼-PP/PVA纖維混摻UHPC抗沖磨強(qiáng)度進(jìn)行對比，試驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。

圖4 纖維摻量為2.0%的UHPC抗沖磨強(qiáng)度

A0V20、A5V15、A10V10、A15V5和A20V0抗沖磨強(qiáng)度分別為58.5、68.7、55.7、50.4和60.6 h/(kg/m2)。與UHPC基體相比，長短PVA混摻纖維UHPC抗沖磨強(qiáng)度變化幅度為-1.2%～34.7%，除A15V5組外，其他4組PVA纖維UHPC的抗沖磨強(qiáng)度均高于UHPC基體，摻加PVA纖維有利于提升UHPC的抗沖磨強(qiáng)度。長短PVA纖維混摻UHPC的抗沖磨強(qiáng)度，比同摻量鋼纖維UHPC下降4%～29%；比同摻量鋼-PP/PVA纖維混摻UHPC下降0～27%，長短纖維混摻UHPC的抗沖磨強(qiáng)度低于同摻量的鋼纖維UHPC和鋼-PP/PVA纖維混摻UHPC。當(dāng)長短PVA纖維的比例為1∶3時(A5V15)，長短PVA纖維混摻UHPC抗沖磨強(qiáng)度最高，優(yōu)于單摻長PVA纖維或單摻短PVA纖維，比單摻長PVA纖維UHPC(A20V0)的抗沖磨強(qiáng)度提高了17.4%，比單摻短PVA纖維UHPC(A0V20)的抗沖磨強(qiáng)度提高了13.4%。由圖4可知，長短PVA纖維混摻UHPC時，長短PVA纖維存在一個最優(yōu)比例。單摻長PVA纖維UHPC抗沖磨強(qiáng)度略高于單摻短PVA纖維UHPC，這可能是因?yàn)檩^長的纖維在混凝土中的埋置長度較大，能夠和混凝土基體有更好的黏結(jié)作用，在沖磨過程中不易被帶出，使得表面存在較多的纖維能夠吸收鋼球的沖擊能量。

3.2 軸心抗拉性能研究試驗(yàn)研究了單摻鋼纖維與鋼纖維-PVA混摻UHPC的抗拉性能。

3.2.1 鋼纖維UHPC拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線 鋼纖維UHPC拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線如圖5所示。

圖5 鋼纖維UHPC軸心抗拉應(yīng)力-應(yīng)變曲線

從圖5中看出，鋼纖維摻量對UHPC的拉伸性能產(chǎn)生了較明顯的影響。對于未摻纖維的Blank組試件，曲線只有上升段和直線下降段，即經(jīng)歷彈性階段后試件直接斷裂，屬于脆性破壞。1.2%摻量鋼纖維UHPC試件表現(xiàn)出應(yīng)變軟化行為，其破壞過程經(jīng)歷了2個階段：第1階段為彈性階段，在應(yīng)力達(dá)到峰值時結(jié)束；第2階段為軟化階段，應(yīng)變增加，應(yīng)力呈現(xiàn)上下波動，隨著應(yīng)變進(jìn)一步地增大，應(yīng)力快速下降，該階段曲線整體呈逐漸下降趨勢。1.5%、1.8%和2.0%鋼纖維摻量的UHPC試件表現(xiàn)出應(yīng)變硬化行為，其破壞過程經(jīng)歷了3個階段：第1階段為彈性階段，達(dá)到彈性極限時結(jié)束；第2階段為應(yīng)變硬化段，該階段隨著應(yīng)變的增加，應(yīng)力也在增加，直至達(dá)到峰值應(yīng)力時結(jié)束；第3階段為殘余下降段，應(yīng)變持續(xù)增大，應(yīng)力快速下降?；炷猎诩?xì)觀上為多相介質(zhì)組成的復(fù)合材料，受力過程中所表現(xiàn)出的非線性應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系是細(xì)觀非均質(zhì)損傷演化過程的宏觀表現(xiàn)[18]。

從圖5中可以得出，1.5%、1.8%和2.0%鋼纖維摻量的UHPC試件在峰值荷載后的應(yīng)力-應(yīng)變曲線斜率隨著鋼纖維摻量的增大而減小。這是由于一方面鋼纖維在試件破壞過程中是拔出失效；另一方面鋼纖維形狀為短直圓鋼纖維，在裂縫處的鋼纖維與基體之間主要以摩擦應(yīng)力為主，當(dāng)達(dá)到峰值荷載后發(fā)生滑移的鋼纖維橋接基體的作用大幅減弱，因此，鋼纖維摻量越多，峰值后發(fā)生滑移的鋼纖維也就越多，導(dǎo)致曲線下降幅度變快。

3.2.2 鋼-PVA纖維混摻UHPC拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線 鋼-PVA纖維混摻UHPC拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線如圖6所示。

圖6 鋼-PVA纖維混摻UHPC拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線

從圖6可知，隨著PVA纖維摻量的提高，鋼-PVA纖維混摻UHPC的彈性上升段的峰值應(yīng)力分別為6.56、7.22、7.68和7.73MPa，均高于Blank組的5.54 MPa，提高幅度為18.4%～39.5%，PVA纖維替代0.2%～1.0%摻量的鋼纖維后，抑制了基體微裂縫的產(chǎn)生與擴(kuò)展的能力仍比較顯著[19]。與鋼纖維UHPC的拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線普遍表現(xiàn)出應(yīng)變硬化現(xiàn)象不同，鋼-PVA纖維混摻UHPC的拉伸曲線總體上均表現(xiàn)出應(yīng)變軟化現(xiàn)象，這表明PVA纖維對UHPC的增強(qiáng)增韌效果要弱于鋼纖維。

3.2.3 UHPC抗拉強(qiáng)度 鋼纖維UHPC和鋼-PVA纖維混摻UHPC的抗拉強(qiáng)度如圖7所示。鋼纖維體積摻量分別為1.2%、1.5%、1.8%和2.0% UHPC試件的抗拉強(qiáng)度比基體分別提高了24.7%、50.7%、59.7%和79.1%，抗拉強(qiáng)度明顯提高。鋼纖維在基體開裂后橋接基體，承受外部荷載，當(dāng)纖維摻量增

圖7 UHPC抗拉強(qiáng)度

多時，能夠承受更大的外界荷載，所以隨著鋼纖維摻量的增加，UHPC抗拉強(qiáng)度增大。

隨著PVA纖維摻量的增加，鋼-PVA纖維混摻UHPC抗拉強(qiáng)度逐漸增大。鋼-PVA纖維混摻UHPC中，PVA纖維摻量從0.2%增大到1.0%時，UHPC抗拉強(qiáng)度提升了17.8%。隨著PVA摻量的增加，鋼-PVA纖維混摻UHPC的抗拉強(qiáng)度增長幅度減緩，這是因?yàn)镻VA纖維摻量的增加使得更多纖維參與橋接裂縫，抑制裂縫發(fā)展；與此同時，過多的PVA纖維導(dǎo)致UHPC內(nèi)部孔隙缺陷逐漸顯著，使得UHPC抗拉強(qiáng)度的提升隨著PVA纖維摻量的增大而減緩。

對比相同摻量的鋼纖維UHPC，1.2%、1.5%、1.8%和2.0%纖維摻量的鋼-PVA纖維混摻UHPC抗拉強(qiáng)度分別下降了5.3%、15.7%、15.2%和28.3%，PVA纖維取代部分鋼纖維時，UHPC的抗拉強(qiáng)度有所下降，隨著PVA纖維的替代率增大，UHPC抗拉強(qiáng)度下降幅度增大，這與Yoo等[9]的研究結(jié)果一致。因?yàn)樵阡摾w維和PVA纖維與UHPC基體的拉拔試驗(yàn)中，鋼纖維與基體的抗拉拔強(qiáng)度比PVA與基體的抗拉拔強(qiáng)度高[20]，所以PVA纖維替代部分鋼纖維后纖維橋接應(yīng)力降低，能量吸收能力減弱，導(dǎo)致混摻PVA纖維后的UHPC抗拉強(qiáng)度下降。

3.2.4 UHPC拉伸斷裂能 纖維除了對強(qiáng)度的影響外，對混凝土的抗裂性和變形能力有著良好的作用?；谠嚇釉诶鞈?yīng)力達(dá)到初裂強(qiáng)度前不開裂，初裂后殘余形變不增加的兩個假設(shè)[11]，對試件應(yīng)力-應(yīng)變數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得出試件拉伸應(yīng)力與裂縫擴(kuò)展寬度的關(guān)系，UHPC拉伸應(yīng)力-變形曲線如圖8所示。

圖8 UHPC拉伸應(yīng)力-變形曲線示意[11]

UHPC試件在拉伸過程中的總變形量δ為：

δ=δo+δe+ω

(1)

根據(jù)上述假設(shè)得出以下關(guān)系式：

(2)

式中：δ為試件總變形；δe、δo分別為試件彈性變形和斷裂區(qū)以外的殘余變形；ω為裂縫擴(kuò)展寬度；σ為拉伸應(yīng)力；ε為拉伸應(yīng)變；δp為峰值應(yīng)力對應(yīng)的總變形；σp為峰值應(yīng)力；Et為彈性模量；l為試件單軸拉伸測試標(biāo)距。

將式(2)代入式(1)可以得出拉伸應(yīng)力-裂縫擴(kuò)展寬度(σ-ω)關(guān)系式如下：

(3)

由式(3)可得UHPC拉伸應(yīng)力-裂縫擴(kuò)展寬度曲線，如圖9所示。為定量化評價不同纖維摻量試件的σ-ω的差異，引入斷裂能Gf參數(shù)。斷裂能是指單位面積裂縫所消耗的能量，即為應(yīng)力-裂縫寬度曲線下的面積。Gf計(jì)算式為：

圖9 UHPC軸拉應(yīng)力-裂縫擴(kuò)展寬度曲線

(4)

Liu等[17]建議對鋼纖維與PVA纖維混摻混凝土拉伸韌性評估時，ω值選取0.5和1.0 mm，這有利于評估鋼纖維-PVA纖維混摻混凝土在抗拉峰值后的作用。計(jì)算ω為0.5和1.0 mm時UHPC的斷裂能，如圖10所示。

圖10 不同裂縫寬度時UHPC斷裂能

鋼纖維體積摻量從1.2%增大到2.0%，UHPC在ω為0.5與1.0 mm時，斷裂能分別增長了43.17%和27.81%，表明鋼纖維摻量的增加一定程度上能夠提高UHPC的韌性。當(dāng)ω較小時，鋼纖維抑制UHPC裂縫萌生與擴(kuò)展的現(xiàn)象顯著，增韌效果明顯；當(dāng)ω較大時，鋼纖維出現(xiàn)了脫黏滑移，導(dǎo)致與基體之間的作用力顯著下降，增韌效果減弱。纖維摻量1.2%～2.0%，ω為0.5和1.0 mm時，鋼-PVA纖維混摻UHPC相較于同摻量的鋼纖維UHPC斷裂能下降幅度分別為8%～43%和1%～67%。鋼纖維比PVA彈性模量大且與基體粘結(jié)強(qiáng)度更大，在抑制微裂縫萌生和發(fā)展中效果更好，所以當(dāng)纖維摻量相同時，鋼纖維UHPC比鋼-PVA纖維混摻UHPC斷裂能高，韌性更好。因此，鋼纖維抑制微裂縫萌生與擴(kuò)展的效果優(yōu)于同摻量的鋼-PVA混摻纖維。

綜上所述，在混凝土受拉過程中，混摻UHPC中的鋼纖維對抑制微裂縫發(fā)展起主要作用，但裂縫進(jìn)一步擴(kuò)展后，鋼纖維與基體發(fā)生滑移，其對基體的橋接效果明顯下降，導(dǎo)致鋼纖維抑制裂縫發(fā)展作用明顯減弱。而PVA纖維彈性模量與基體基本相當(dāng)，且與基體化學(xué)黏結(jié)性強(qiáng)，在裂縫生成與擴(kuò)展過程中能吸收一定的能量，這一定程度上阻礙了既有微裂縫的擴(kuò)展和新裂縫的生成，能起到增韌的效果。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在相同摻量時，鋼-PP纖維混摻UHPC抗沖磨強(qiáng)度略優(yōu)于鋼纖維UHPC；鋼-PVA纖維混摻UHPC抗沖磨強(qiáng)度與鋼纖維UHPC基本相當(dāng)，但抗拉性能略低于鋼纖維UHPC。因此，對UHPC性能影響不大的條件下，鋼纖維與粗有機(jī)纖維混摻使用能夠減少鋼纖維的用量，從而降低UHPC成本。

4 結(jié)論

(1)在1.0%摻量的鋼纖維UHPC中加入0.2%～1.0%的PP纖維或PVA纖維，能進(jìn)一步提高UHPC抗沖磨性能；纖維總摻量相同時，鋼-PP纖維混摻UHPC的抗沖磨性能略優(yōu)于鋼纖維UHPC，而鋼-PVA纖維混摻UHPC與鋼纖維UHPC的抗沖磨強(qiáng)度基本相當(dāng)，長短PVA纖維混摻UHPC抗沖磨強(qiáng)度最低；存在一個最優(yōu)長短纖維混摻比例。在泄水建筑物修補(bǔ)中建議使用1.0%鋼纖維和0.2%～0.8% PP纖維混摻UHPC提高結(jié)構(gòu)的抗沖磨性能。

(2)鋼-PVA纖維混摻UHPC拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線表現(xiàn)為應(yīng)變軟化；纖維總體積摻量相同時，鋼-PVA纖維混摻UHPC抗拉強(qiáng)度較鋼纖維UHPC降低5.3%～28.3%。

(3)裂縫擴(kuò)展寬度為0.5和1.0 mm時，鋼-PVA纖維混摻UHPC相較于鋼纖維UHPC斷裂能的降低幅度分別為8%～43%和1%～67%，鋼纖維比鋼-PVA纖維混摻能更好地抑制微裂縫的萌生與擴(kuò)展。