2.2 弯曲初裂应力的提升

弯曲初裂应力的提升依赖于钢纤维配合比的优化。本书在低收缩配方的基础上，进一步进行了混合纤维纤维率2.3%、混合纤维纤维率2.6%、无纤维、单一粗纤维2.5%、单一细纤维2.5%、单一细纤维2.0%等7 种纤维的试验，期望通过纤维的优化获得较高的弯曲初裂应力。其中MR1 为标准试件，采用粗细、长短不同的两种纤维混合；MR2 也采用粗细、长短不同的两种纤维混合，但在MR1 的基础上增加了粗纤维的长度和直径；MR3 为无纤维的UHPC;MR4 的纤维配置方式同MR1，但将纤维掺量降低至2.3%，其余3 种配合比为单一纤维。试验方法按相关规范执行，初裂按第一位移突变点确定，试验结果见表2.3。

从试验结果可知，不配置钢纤维的UHPC具有较高的抗压强度和较高的弹性模量，弯曲初裂强度可达8.4~10.5 MPa，但破坏较为突然。在弯曲试验中，往往是开裂即折断，而且伴随有较大的响声，脆性材料的特点十分明显，因此在UHPC中配置钢纤维是必须的。

从纤维率来分析，纤维掺量提高，弯曲初裂和抗折强度均提高，从试验结果来看采用2.0%以上纤维掺量时（MR1、2、4），弯曲初裂和抗折强度相差均不大。

对比MR1、MR2 和MR5、MR6 可知，采用两种纤维混合时，抗压强度、弹性模量与单一纤维相比，变化不大，但MR1、MR2 无论是弯曲初裂强度还是抗折强度均较MR5、MR6 明显提高，这是由于粗纤维具有更高的抗拉能力，可以明显提高变形能力和抗折强度，但相同质量下粗纤维根数偏少，纤维分布的均匀性不如细纤维；而细纤维根数多，分布均匀，但单根的抗拉能力弱，粗细纤维搭配，两者相互补充，可获得较好的材料力学性能。根据试验结果，推荐采用混合纤维方案。

对比MR1 和MR2 可知，增加粗纤维的长度和直径对初裂强度影响不大，但抗折强度提高明显，而且MR2 配合比拥有较MR1 更好的变形能力（图2.13—图2.16），最大变形可达16mm，而且开裂后刚度变化缓慢，荷载-位移曲线顶部较为圆滑，有明显的应变硬化过程，而MR1 配比达到最大荷载后，曲线下降快速，延性和变形能力不如MR2，仅从力学性能来看，MR2 优于MR1。但研究中注意到，粗纤维长度和直径增加后，UHPC的和易性和流动性有所降低，试件的表观质量不如MR1（图2.17、图2.18），且纤维数量的减少，使得纤维分布的偶然性有所增大，这从抗折强度的方差可以看出。

注：纵坐标为荷载，单位为kN；横坐标为位移，单位为mm。

对钢-UHPC桥面板，变形性能是相对次要的指标，更为重要的是材料的抗裂能力，而且UHPC的和易性和流动性直接影响施工质量，从这点来说，MR1 更具优势。综合考虑，建议采用MR1 配合比。

本书其余研究均基于MR1 配合进行，该配合比采用粗、细纤维混合的方式，纤维率为2.6%，塌落度为210mm，养护方式采用标准养护。 79Rok/4vOZPnrFCS3WSVaGdofhbIOCNorJXwiyw0OrhTniwvgzWb2lm55cOic2eE