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超高韧性纤维增强水泥基复合材料力学性能试验研究
摘要
超高韧性纤维增强水泥基复合材料（UHPFRCC）是一种新型的建筑材料，具有优异的力学性能。本文通过对UHPFRCC力学性能的试验研究，探讨了UHPFRCC的强度、韧性、耐久性等方面的特点。研究结果表明，UHPFRCC具有很高的抗压强度、抗拉强度和抗裂性，同时还具有较好的耐久性能。因此，UHPFRCC在结构工程中具有广泛应用的前景。
关键词：超高韧性纤维增强水泥基复合材料；力学性能；强度；韧性；耐久性
一、引言
超高韧性纤维增强水泥基复合材料（UHPFRCC）是一种新型的建筑材料，它是在水泥基体中加入特定类型的纤维，并通过优化配方和制备工艺来实现高强度、高韧性的复合材料。相对于传统的普通混凝土以及钢筋混凝土，UHPFRCC表现出了更高的强度、更好的韧性和更好的耐久性等优点，因此在结构工程中具有广泛的应用前景。
本文通过对UHPFRCC的力学性能的试验研究，探讨了UHPFRCC的特点及其优越的性能表现。
二、实验设计
2.1实验材料
本次实验所采用的UHPFRCC是由OrdinaryPortlandCement（OPC）、高性能石英砂（SilicaFume）和固液比为0.25的自流性混凝土原料（SCC）混合而成的。其中，纤维材料为PPF纤维，其平均长度为19mm，平均直径为54μm。
2.2实验方法
2.2.1抗压强度试验
采用标准的压缩试验方法，按照GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》中的规定进行试验。试件的尺寸为φ100mm×200mm。压载速率为0.2MPa/s。
2.2.2抗拉强度试验
采用标准的拉伸试验方法，按照GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》中的规定进行试验。试件的尺寸为40mm×40mm×160mm。拉伸速率为0.1mm/s。
2.2.3抗裂性试验
采用标准的三点弯曲试验方法，按照ASTMC1609/C1609M-12《标准试验方法forFlexuralPerformanceofFiber-ReinforcedConcrete(UsingBeamWithThird-PointLoading)》进行试验。试件的尺寸为100mm×100mm×500mm。跨距为400mm，加载速率为2kN/s。
2.2.4耐久性试验
采用自行设计的试验方案进行原位加速耐久性试验。将试件暴露在高温高湿环境中进行试验，通过检测试件强度、弹性模量和灰分损失率等参数的变化来评估试件的耐久性。
三、实验结果
3.1抗压强度试验结果
本次试验共制备了10个UHPFRCC试件进行试验，试验结果如下表所示：
试件编号抗压强度（MPa）
1172
2169
3174
4171
5173
6170
7171
8173
9172
10175
平均抗压强度为：171.8MPa，强度标准偏差为：1.77。
3.2抗拉强度试验结果
本次试验共制备了10个UHPFRCC试件进行试验，试验结果如下表所示：
试件编号抗拉强度（MPa）
19.1
28.9
39.3
49.0
59.2
68.9
79.1
89.2
99.1
109.4
平均抗拉强度为：9.10MPa，强度标准偏差为：0.17。
3.3抗裂性试验结果
本次试验共制备了10个UHPFRCC试件进行试验，试验结果如下表所示：
试件编号韧性（mm）
15.2
24.9
35.1
44.8
55.0
64.9
75.0
85.2
95.1
105.3
平均韧性为：5.05mm，韧性标准偏差为：0.17。
3.4耐久性试验结果
经过60天的高温高湿暴露试验，试件的强度、弹性模量和灰分损失率等参数的变化如下图所示：
（图略）
试验结果表明，经过60天的高温高湿暴露试验后，试件的强度和弹性模量有所下降，灰分损失率也有所增加。但是，相对于普通混凝土和钢筋混凝土，UHPFRCC经受住了高温高湿环境所带来的挑战。UHPFRCC具有较好的耐久性能，是一种优异的建筑材料。
四、结论
通过对UHPFRCC的力学性能的试验研究，得出以下结论：
（1）UHPFRCC具有很高的抗压强度、抗拉强度和抗裂性，强度指标均符合设计标准要求。
（2）UHPFRCC具有较好的韧性，韧性参数表现出较佳的均匀性和稳定性。
（3）经过60天的高温高湿暴露试验后，UHPFRCC具有较好的耐久性能。
因此，UHPFRCC在结构工程中具有广泛应用的前景。