钢纤维高强与超高强混凝土

超高强混凝土材料致密的微观结构使其具有高强度和高耐久性特征，适应现代工程结构向大跨度、重载、超高层发展和承受恶劣环境作用的需要。然而由于超高强混凝土抗拉性能及早期收缩过大等的不足，对于构件剪切脆性破坏及由于原始损伤引起的有害离子入侵，都会产生不利影响，高强高模量PVA纤维掺入有利于提高超高强混凝土构件抵抗脆性破坏的能力，同时能够控制裂缝的开展及裂缝分布模式，也为构件的耐久性提高提供了有利条件。本研究以抗压强度为80MPa～150MPa的高强高模量PVA超高强混凝土构件为对象，通过材料及构件试验研究，分析构件稳态多裂缝破坏模式及早龄期自收缩时变特性；考虑材料微观界面性能及构件宏观破坏特征，结合断裂力学方法阐明构件剪切传递规律，建立构件弯剪计算模型；基于氯盐条件下抗力衰减的定量分析，构建腐蚀环境下超高强混凝土构件的弯剪设计方法，为PVA超高强混凝土的工程实际应用提供理论与实验支撑。

为构筑PVA纤维超高强混凝土结构构件的力学性能分析模型，更加合理地评估剪跨比、纤维掺量等因素对集中荷载作用下PVA纤维超高强混凝土无腹筋弯剪构件的影响，最终为实现在腐蚀环境下，以性能与可靠度为基础的PVA超高强混凝土弯剪构件设计，本研究主要工作如下： (1)PVA纤维超高强混凝土基本力学性能实验研究 通过对强度等级为C80、C100、C120混凝土在不同纤维体积掺量（0.0%~2.0%）以及不同龄期（7天~208天）条件下的立方体抗压强度测试，研究了随着体积掺量的增加，纤维对超高强混凝土脆性破坏特征的影响，以及随着龄期的增长，强度的变化规律。 (2)PVA纤维超高强混凝土耐久性实验研究 通过对混凝土立方体抗压强度等级分别为：80MPa、100MPa、120MPa，PVA纤维体积掺量分别为：0.0%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%的PVA纤维超高强混凝土试块进行7%的Na2SO4干湿循环侵蚀试验及快速氯离子渗透试验，加速模拟超高强混凝土在滨海腐蚀及氯盐侵蚀环境下的抗力衰变规律、抗渗性能随龄期、强度、纤维掺量的变化规律。 (3)集中荷载作用下PVA纤维超高强混凝土无腹筋梁弯剪实验研究 通过对40根强度等级为100MPa的实际大梁试验，研究了剪跨比（λ=2.5、λ=3.0、λ=3.5、λ=4.0）、PVA纤维体积掺量（Vf=0.0%、Vf=0.5%、Vf=1.0%、Vf=1.5%、Vf=2.0%）对超高强混凝土弯剪构件剪切破坏模式迁移规律、受剪承载力及韧性的影响。实验结果表明，随着PVA纤维体积掺量的增加，混凝土抗压强度有小幅的降低，但对受剪承载力及破坏韧性性能具有明显的增强效果。 (4)PVA纤维超高强混凝土无腹筋梁受剪承载力计算分析 在对40根100MPa及120MPa实验梁分析的基础上，结合文献中搜集的33根超高强混凝土梁及20根120MPa的PVA纤维超高强混凝土梁剪切实验数据，基于ACI、GB、JSCE、CEB规范现行计算方式，对集中荷载作用下PVA纤维超高强混凝土无腹筋梁受剪承载力进行了比较研究，证实了现行规范适用范围的局限性。最后，文章在各规范形式不变的基础上，对相关参数进行了修正，使其更好地反映了剪跨比、纤维掺量等抗剪因子对PVA纤维超高强混凝土无腹筋梁受剪承载力的影响。 2100433B

随着现代建筑向高层、大跨方向发展，柱承受的竖向荷载增大，采用型钢与超高强混凝土(C100级)组合柱解决这一问题。超高强混凝土突出的弱点是力学性能呈现出显著的脆性，因此型钢超高强混凝土结构与型钢混凝土结构在力学行为必然显著不同，尤其抗震延性方面差异较大。历次国内外震害调查表明，柱及梁柱节点区的震害情况往往比其它构件破坏严重，柱和节点的延性是建筑物在大震下能否倒塌的关键之一。现行《型钢混凝土组合结构技术规程》(JGJ 138-2001)适用于混凝土强度C60级以下，不适用于型钢超高强混凝土组合结构。国内外对型钢超高强混凝土组合柱与节点抗震性能的研究较少，因此，进行型钢超高强混凝土组合柱与节点抗震性能研究是非常必要的。本课题主要研究内容为型钢超高强混凝土组合柱与节点的破坏机理和抗震性能。 2100433B