根据大纲要求,依据相关规范进行系统的UHPC力学性能试验,包括立方体抗压、受压弹性模量、泊松比、弯曲初裂强度、抗折强度和弯曲韧性(图2.19—图2.22),结果见表2.4—表2.10。其中,弯曲初裂强度根据规范,由第一位移突变点来确定(图2.23)。
图2.19 抗压试验
图2.20 弹性模量试验
图2.21 抗折试验
图2.22 弯曲初裂及弯曲韧性试验
图2.23 弯曲初裂判断示意
表2.4 UHPC立方体抗压试验结果(养护方式:标准养护)
表2.5 UHPC弹性模量试验结果(养护方式:标准养护)
续表
表2.6 UHPC泊松比试验结果(养护方式:标准养护)
表2.7 UHPC弯曲初裂试验结果(养护方式:标准养护)
续表
表2.8 UHPC抗折强度试验结果(养护方式:标准养护)
续表
表2.9 UHPC弯曲韧性试验结果(养护方式:标准养护)
表2.10 UHPC力学性能试验结果汇总(标准养护)
试验表明,UHPC具有超高的抗压强度、弯曲抗拉强度和较高的弹性模量,本次试验的立方体抗压强度均值达177 MPa,弯曲初裂强度均值达13.8 MPa,弹性模量均值达59.9 GPa。从韧性指数来看,UHPC的韧性基本与RPC200 持平,具有良好的韧性。值得一提的是,在弯曲韧性试验中采用位移加载,试件的底面裂缝可达数毫米乃至10mm以上(图2.24),此时残余截面仍能维持平衡,在试件顶面受压区甚至可看到UHPC压碎的现象(图2.25),这从另一个角度说明了UHPC良好的裂缝约束能力、变形能力和韧性。
图2.24 破坏的弯曲初裂及弯曲韧性试件
图2.25 弯曲试验中可观察到受压区压碎的现象
试件荷载位移曲线如图2.26—图2.29 所示。
图2.26 TR1-1 试件荷载-位移曲线
图2.27 TR1-4 试件荷载-位移曲线
图2.28 TR1-6 试件荷载-位移曲线
图2.29 TR1-8 试件荷载-位移曲线
按照MR1 配合比,UHPC的力学性能明显优于普通混凝土,其超高的抗压强度和较高的弹性模量,为减小桥面板的UHPC层厚度、减轻结构质量创造了条件;较普通混凝土高得多的抗拉强度,较好地克服了钢-混组合正交异性桥面板混凝土层易开裂的问题。
本书进行了较为系统的长期性能试验,主要包括抗水渗透试验、抗氯离子渗透试验、碳化试验、冻融剥离试验、收缩试验、徐变试验(图2.30—图2.32)。
图2.30 冻融剥离试验(快冻法)
图2.31 碳化试验
图2.32 抗氯离子渗透试验(电通量法)
所有试验均按规范《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》(GB / T 50082—2019)进行,其中,冻融剥离试验采用快冻法,抗氯离子渗透试验采用电通量法,主要结果见表2.11。结果表明,UHPC的耐久性指标明显优于普通混凝土。
表2.11 UHPC耐久性能试验结果汇总
图2.33 标养低收缩UHPC 379 d收缩结果
综合UHPC力学性能和长期性能的试验结果可知,钢纤维掺量为2.6%的标养UHPC抗压强度可达177 MPa,弯曲初裂强度可达13.8 MPa,受压弹性模量可达45 GPa左右,1 年期收缩值小于340 με,韧性良好。该配合比具有弹性模量大、初裂强度高的特点,十分适合钢-UHPC桥面板对UHPC低收缩、免蒸养的要求。