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uhpc纤维增强复合材料

作者: 发布时间:2022-04-12 14:20:05点击:671

信息摘要:

随着UHPC在结构中应用的逐步扩大,如何正确应用UHPC材料的问题日益突出,其根本问题是UHPC未能正确理解、处理和使用作为纤维增强复合材料;简单、机械化的带来应用必然会带来低水平、错误的理解、错误的理解是误导性的。材料工程师和结构工程师在使用UHPC之前应深入思考,充分讨论,正确合理地使用UHPC。

01关于带肋钢筋的问题。

部分研究人员在进行UHPC构件试验时,有时会出现以下现象:

(1)构件脆性断裂;

(2)抗弯构件无多裂缝;

(3)抗疲劳性能没有明显提高;

(4)抗剪能力不理想等。

所以我觉得UHPC和HPC差不多,甚至没有OPC好用,这是UHPC使用模式没有正确打开造成的,结构设计理念还停留在OPC和自己的经验上。

建议:

以UHPC为纤维增强复合材料,正确设计构件和结构。

尝试:

(1)无肋钢筋:

将带肋钢筋改为钢绞线或强度水平较低的光圆钢筋,看部件性能是否有所提高?

受力主筋采用带肋钢筋,结构筋或箍筋改为低级光圆钢筋,看部件性能是否有所提高?

检查所用钢筋是否符合自身设计要求,不要只看材料检验报告。

(2)纤维参数调整(应提前核算,目前这方面经验十分缺乏):

不同的组件类型,不同的截面尺寸,不同的性能要求,应巧妙地选择纤维参数,不要使用一种纤维,但也请不要回到普通的SFC(钢纤维混凝土)。

纤维类型:无熔抽、铣削、剪切钢纤维、碳纤维等有机矿物纤维,应根据构件的力和截面尺寸来考虑。

纤维掺量:应根据构件配筋和更大骨料尺寸来考虑,过大过小都是浪费。

纤维直径:应根据拔出增强机制和局部力提前估计,然后通过试验确定。

纤维长细比:如果太大,很容易断裂,不会出现预期的伪塑性;如果太小,就不会有抗拔出作用(钉子、桥接)。

(3)巧用钢网。

从复合材料的角度来看,不要死按照OPC或SFC规范,因为过去OPC或SFC规范中的参数是在原OPC或中低强度HPC的基础上进行测试的。如果采用相同的本构关系,必然会人为将UHPC降格为脆性高强度HPC。这不是材料问题,而是用户问题。

(4)注意纤维取向。

每个工程师都有责任避免UHPC的各向异性。

使用UHPC的纤维定向特性必须在其他方向上有适当的约束(除非其性能已满足使用要求)。

02关于钢纤维的使用。

目前市场上供应的UHPC钢纤维基本上可以算是一种规格,即(0.18~0.2)×(13~20)mm,抗拉强度大于2000mpa的短切钢纤维,典型尺寸为0.2×13mm;需要注意的是,它是一种基于国外更大骨料粒径为2.5~5mm的UHPC复合材料,经过大量长期试验优化。但需要注意以下几点:

(1)当直径保持不变时,通过增加纤维长度来提高材料或构件的延性是错误的。

(2)当长度保持不变时,通过增加纤维直径来提高材料或构件的韧性是错误的。

(3)不考虑纤维规格,用纤维掺量来规定构件的性能是错误的。

建议:考虑纤维空间分布的均匀性,考虑构件的应力特性和钢筋布置,考虑更大的骨料尺寸和含量,并确定纤维的规格和混合量。

03关于UHPC在结构中的应用。

UHPC在结构中的应用是非常重要的,建议如下:

优先考虑抗弯、抗冲击、抗疲劳场合的应用。不要试图利用UHPC本身的特点来提高构件的抗剪性。结构抗剪性仍需按抗剪设计要求进行,由试验具体确定。

优先考虑在轻、薄、长、透结构中的应用:一是避免大体积UHPC的应用。

三明治结构的应用:加固、加固和新型结构开发。

应用受力复杂节点:应避免纤维取向的各向异性。

优先考虑预制构件的应用:在学会离开之前,不要一上来就跑,否则会跌很多,将来一定会后悔的。

有机纤维和矿物纤维的使用不应优先考虑:先正确使用钢纤维,但相关试验研究不能等待,不能停止。

复合和混合纤维的使用不应优先考虑:除非需要防火。如果重点是应力性能的提高,除非有足够的测试基础,否则不要考虑复合或混合纤维的使用。


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