含粗骨料的超高性能混凝土火災(zāi)高溫性能研究

朋改非，滕 巖，黃艷竹，林力勛，令狐延

(1.北京交通大學(xué)，北京100044;2.北京金隅水泥節(jié)能科技有限公司，北京102403;3.中國建筑第四工程局有限公司，廣東廣州510665)

迄今報(bào)道的超高性能混凝土(Ultra-high-performance Concrete，UHPC)可分為兩類:一是活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete，RPC)，不含粗骨料;二是含粗骨料的超高性能混凝土(Ultra-highperformance Concrete with Coarse Aggregate，UHPC(CA))，這是本文的主要研究對(duì)象.

UHPC(CA)以其突出的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)(如超高強(qiáng)度與超高耐久性等)以及明顯的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)(與經(jīng)濟(jì)成本較高的RPC相比，UHPC(CA)因含一定數(shù)量粗骨料而成本相對(duì)低廉)近年來引起了國內(nèi)外土木工程界越來越多的重視，其發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁，正有望推廣應(yīng)用到多種建筑結(jié)構(gòu)［1］，尤其是新型超高性能構(gòu)件、高層或超高層建筑的建設(shè)中.然而，如果采用了UHPC(CA)材料的結(jié)構(gòu)物遭遇火災(zāi)高溫，高度致密的UHPC(CA)微觀結(jié)構(gòu)反而極易成為結(jié)構(gòu)安全性劣化的重大隱患，火災(zāi)高溫將可能導(dǎo)致UHPC(CA)材料發(fā)生爆裂、裂紋擴(kuò)展或者力學(xué)性能的顯著下降.這一問題已開始引起國內(nèi)外研究人員的關(guān)注與警覺，并開展了研究探索［2－3］，但截止到目前，關(guān)于 UHPC(CA)的火災(zāi)高溫性能，尚缺乏明確的系統(tǒng)研究成果或研究結(jié)論，問題并沒有得到澄清或解決.

建筑結(jié)構(gòu)的火災(zāi)是危及公共財(cái)產(chǎn)及生命安全的嚴(yán)重威脅之一.有必要探明UHPC(CA)材料的火災(zāi)高溫?fù)p傷特征，進(jìn)而研究如何改善UHPC(CA)的抗火性，為UHPC(CA)在建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用提供重要的參考依據(jù).

1 國內(nèi)外UHPC(CA)的發(fā)展歷程

縱觀近幾十年來，包含高耐久性、高工作性能和高強(qiáng)度等特點(diǎn)的高性能混凝土，一直是各國混凝土技術(shù)發(fā)展的主旋律之一.近十余年以來，高效減水劑技術(shù)的發(fā)展，使得混凝土的水膠比下限得以進(jìn)一步降低，逐漸出現(xiàn)了以超低水膠比(0.20或低于0.20)、超高強(qiáng)度、超高耐久性為主要特點(diǎn)的含粗骨料的超高性能混凝土(UHPC(CA))，引起了國內(nèi)外混凝土前沿領(lǐng)域研究人員的高度關(guān)注［4－5］.

我國有關(guān)UHPC(CA)最早的探索可追溯到20世紀(jì)50年代，相關(guān)技術(shù)人員采用二次磨細(xì)的純熟料水泥配制了100 MPa的超高強(qiáng)混凝土，用于大型工業(yè)廠房的建造［6］，雖然當(dāng)時(shí)并沒有采用“超高性能混凝土”這一術(shù)語，但此探索可謂是我國 UHPC(CA)技術(shù)的最早萌芽.在1990年前后，我國關(guān)于UHPC(CA)的研究逐漸活躍起來.作為我國研究UHPC(CA)的主要先驅(qū)者之一，蒲心誠教授帶領(lǐng)其團(tuán)隊(duì)發(fā)表了一系列研究成果，配制了超高強(qiáng)的堿礦渣混凝土;蒲心誠團(tuán)隊(duì)還長期持續(xù)地進(jìn)行了以硅酸鹽水泥為主要膠凝材料的超高強(qiáng)混凝土的研究［7］，推動(dòng)了我國UHPC(CA)技術(shù)的發(fā)展.2002年，我國的Jian Yin(尹健)等人采用0.20水膠比、52.5級(jí)普通硅酸鹽水泥、粒徑為5～20 mm石灰?guī)r碎石粗骨料與碎卵石粗骨料，配制了UHPC(CA)，設(shè)計(jì)強(qiáng)度C100，28 d抗壓強(qiáng)度達(dá)129 MPa，得出了優(yōu)良的耐久性(如抗凍性、抗碳化性、干縮性能)試驗(yàn)結(jié)果［8］.我國的UHPC(CA)技術(shù)還在一些實(shí)際工程中得到了應(yīng)用，如在國家大劇院、廣州的“西塔”、深圳的“京基100”等大型公共建筑或超高層建筑的建設(shè)中，C100—C120的UHPC(CA)得到了成功應(yīng)用.

日本也開展了較大規(guī)模的UHPC(CA)研究.在20世紀(jì)八、九十年代的頭幾年，日本主要進(jìn)行了UHPC(CA)的配合比設(shè)計(jì)、原材料選用、混凝土制備等探索性研究［9］，逐漸積累了UHPC(CA)的技術(shù)基礎(chǔ).在20世紀(jì)90年代初以后，其研究逐漸轉(zhuǎn)移到了UHPC(CA)材料的力學(xué)性能、耐久性、工作性、UHPC(CA)構(gòu)件性能和UHPC(CA)的工程應(yīng)用，抗壓強(qiáng)度從100～120 MPa逐漸提高到200 MPa以及300 MPa［5，10］.

在歐、美多個(gè)國家也陸續(xù)出現(xiàn)了UHPC(CA)的研究報(bào)道.1999年，加拿大的Reda等人采用0.18水膠比、粒徑4～6 mm的石灰石粗骨料及燒結(jié)鋁土礦石粗骨料、3～6 mm長的碳纖維等條件，配制了28 d 抗壓強(qiáng)度為 140 ～180 MPa的 UHPC(CA)［11］.2002年，英國的 Tsartsari等人采用0.20 ～0.24 的水膠比、粒徑為5～20 mm的花崗巖粗骨料與礫石粗骨料等條件，配制了125 mm坍落度、28 d抗壓強(qiáng)度達(dá)125 MPa的 UHPC(CA).2006年，德國的 Orgass等人采用0.17水膠比、最大粒徑5 mm的粗骨料，配制了 UHPC(CA)，28 d抗壓強(qiáng)度超過了150 MPa［12］.2010 年，德國的 Riedel等人采用最大粒徑為8 mm的玄武巖粗骨料，配制了抗壓強(qiáng)度160～200 MPa、抗拉強(qiáng)度 9 ～13 MPa、斷裂能10 000～12 000 N/m的UHPC(CA)，用于制作軍事工程上承受飛行彈體打擊的防護(hù)板［13］.

此外，2012年，韓國的Na-Hyun Yi等人采用低于0.20的水膠比、用量將近700 kg/m3的粗骨料等，配制了抗壓強(qiáng)度達(dá)200 MPa的UHPC(CA)，測(cè)試表明其具有優(yōu)異的抗爆能力.鑒于朝鮮半島的緊張局勢(shì)，韓國于2009年修訂了建筑規(guī)范，要求“在首爾市內(nèi)任何高出地面200 m或者層數(shù)超過50層的高層建筑結(jié)構(gòu)必須進(jìn)行抗打擊能力設(shè)計(jì)”.此項(xiàng)研究結(jié)果，達(dá)到了韓國建筑規(guī)范的要求［14］.

2 有關(guān)國際組織或國家的UHPC(CA)學(xué)術(shù)前沿活動(dòng)

超高性能混凝土(UHPC)正在成為國際混凝土界的前沿技術(shù)和熱點(diǎn)課題.一些重要的國際或國家學(xué)術(shù)組織或機(jī)構(gòu)要么成立了UHPC的專業(yè)委員會(huì)，要么編纂、發(fā)布重要技術(shù)文件，啟動(dòng)大規(guī)模的研究項(xiàng)目與合作規(guī)劃，召開UHPC專題國際會(huì)議.國際學(xué)術(shù)活動(dòng)頗為頻繁.

在歐洲，2002年，法國土木工程學(xué)會(huì)(Association Francaise de Genie Civil，AFGC)頒布了 UHPC的建議指南［15］.德國研究基金會(huì)(German Research Foundation)設(shè)立了一個(gè)大規(guī)模的科研項(xiàng)目，從2005年到2012年，投入經(jīng)費(fèi)1 200萬歐元，多家大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)參加，Kassel大學(xué)負(fù)責(zé)組織協(xié)調(diào)開展研究，內(nèi)容覆蓋UHPC的各個(gè)方面［1］.國際結(jié)構(gòu)混凝土協(xié)會(huì)(The Federation International du Beton，fib)于 2010年發(fā)布了混凝土結(jié)構(gòu)的fib規(guī)程，內(nèi)容涵蓋了強(qiáng)度等級(jí)從C20到C200的普通混凝土、高性能混凝土(HPC)、超高性能混凝土(UHPC).該規(guī)程建議，結(jié)構(gòu)混凝土中的纖維，既可作為唯一的增強(qiáng)材料單獨(dú)使用，也可與普通鋼筋或預(yù)應(yīng)力鋼筋協(xié)同使用［16］.目前，fib下設(shè)的專門負(fù)責(zé)超高性能纖維混凝土(UHPFRC)的 TG8.6 工作小組(Task Group 8.6)正在起草UHPFRC結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的推薦指南，包含UHPFRC材料性能參數(shù)、性能特征和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等［17］.

在北美，2010年，美國預(yù)制/預(yù)應(yīng)力混凝土學(xué)會(huì)(Precast/Pre-stressed Concrete Institute，PCI)和國際結(jié)構(gòu)混凝土協(xié)會(huì)(fib)聯(lián)合成立了北美UHPC工作小組(North American UHPC Working Group，NAWG)，技術(shù)活動(dòng)頻繁，包括產(chǎn)學(xué)研、業(yè)主等多方面成員的數(shù)量由最初的76個(gè)增加到現(xiàn)在的96個(gè)［18］.2011年夏，美國混凝土學(xué)會(huì)(American Concrete Institute，ACI)成立了UHPC的專業(yè)委員會(huì)，即239技術(shù)委員會(huì)(Technical Committee 239-Ultra High Performance Concrete)，并于2011年10月召開了首次會(huì)議［18］.美國國土安全部(The U.S.Department of Homeland Security，DHS)正在與美國國家建筑科學(xué)研究所(National Institute of Building Sciences，NIBS)合作，籌備成立UHPC的專業(yè)委員會(huì)，籌劃UHPC的研究應(yīng)用，著眼于將UHPC開發(fā)為美國重要基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的主要材料之一，推進(jìn)大規(guī)模應(yīng)用、降低成本、確保重要基礎(chǔ)設(shè)施的安全防護(hù)［18］.美國聯(lián)邦高速公路管理局(Federal Highway Administration，F(xiàn)HWA)在大約20年前即已開始關(guān)注UHPC，開展了UHPC的研究與應(yīng)用，著眼于通過UHPC實(shí)現(xiàn)交通基礎(chǔ)設(shè)施的技術(shù)創(chuàng)新［18］.美國國家預(yù)制混凝土協(xié)會(huì)(National Precast Concrete Association，NPCA)認(rèn)為UHPC是混凝土技術(shù)的一大跨越，目前正在起草用于建筑施工的UHPC質(zhì)量控制指南［18］.美國材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì)(ASTM)也正在與北美UHPC工作小組(NA-WG)以及 ACI聯(lián)手，將于2013年6月召開ASTM會(huì)議，研討UHPC的測(cè)試技術(shù)［18］.

3 UHPC(CA)的主要性能特征與應(yīng)用前景

UHPC(CA)具有令人矚目的優(yōu)異性能，如超高強(qiáng)(多數(shù)報(bào)道抗壓強(qiáng)度為100～200 MPa;少數(shù)報(bào)道抗壓強(qiáng)度超過 200 MPa、達(dá)到 300 MPa［4］)、高韌性(斷裂能達(dá)10 000 J/m2以上)、超高抗?jié)B性(6 h氯離子滲透導(dǎo)電量小于100 C，屬于不滲透的混凝土)、高抗凍性(經(jīng)300次凍－融循環(huán)作用后，基本無損傷)、超高抗化學(xué)侵蝕性［8］、抗爆 － 抗打擊能力［12，14］.上述超高力學(xué)性能和超高耐久性主要來源于UHPC(CA)的致密內(nèi)在結(jié)構(gòu)和低孔隙率.

C100—C150的UHPC(CA)配制技術(shù)漸趨成熟，目前國內(nèi)外正在探索如何將UHPC(CA)推廣應(yīng)用到多種工程領(lǐng)域或工程條件，如高層或超高層建筑、海洋工程、人防工程或軍事防御工程、橋梁、輸水管道和儲(chǔ)水結(jié)構(gòu)、抗爆結(jié)構(gòu)等［18］.

由上可見，源于1990年前后的UHPC(CA)近年來已有了迅猛發(fā)展.其發(fā)展的動(dòng)因在于，隨著人類科技水平的日益提高和社會(huì)活動(dòng)的日益擴(kuò)大，各類建筑結(jié)構(gòu)的建造及其可能遭遇的嚴(yán)酷使用環(huán)境，要求結(jié)構(gòu)混凝土應(yīng)具備超高性能，同時(shí)兼顧高使用壽命、低資源消耗量、低碳排放［2］.UHPC(CA)已開始應(yīng)用于多個(gè)國家的實(shí)際工程，如高層或超高層建筑、特種結(jié)構(gòu)等，預(yù)計(jì)今后UHPC(CA)將有更為深入、廣泛的應(yīng)用前景.

4 UHPC(CA)抗火性研究的必要性

在目前國內(nèi)外UHPC(CA)正待推廣應(yīng)用的形勢(shì)下，有必要對(duì)UHPC(CA)的性能特征進(jìn)行審視、思考與創(chuàng)新:①UHPC(CA)是否存在某一方面的性能缺陷;②如果UHPC(CA)存在明顯的性能缺陷，是否應(yīng)該針對(duì)此缺陷進(jìn)行性能改善.

從現(xiàn)有的 UHPC(CA)研究報(bào)道來看［3－4］，UHPC(CA)在某些試驗(yàn)中確實(shí)發(fā)生了高溫爆裂，故對(duì)第1個(gè)問題的回答是肯定的.UHPC(CA)誠然具有超高耐久性和超高強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn).UHPC(CA)的這些優(yōu)點(diǎn)，均是以其內(nèi)部材料結(jié)構(gòu)的高致密性為基礎(chǔ)的，但在火災(zāi)高溫條件下，這種結(jié)構(gòu)的高致密性則有可能變成負(fù)面因素，并容易引發(fā)UHPC(CA)高溫爆裂，使UHPC(CA)抗火性變差.可見，相對(duì)于UHPC(CA)的超高耐久性和超高強(qiáng)度，UHPC(CA)可能存在火災(zāi)高溫性能不足的缺陷，這正成為不利于UHPC(CA)應(yīng)用的一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)或重要隱患，已開始引起國內(nèi)外研究人員的關(guān)注與警覺［3－4］.

從高溫爆裂對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)完整性與安全性影響的角度看，對(duì)第2個(gè)問題的回答也是肯定的.高溫爆裂的直接危害是導(dǎo)致結(jié)構(gòu)完整性的喪失，即鋼筋表面的混凝土保護(hù)層剝落.這意味著由于鋼筋直接暴露于高溫下，致使鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在火災(zāi)高溫下被過早破壞.顯然，UHPC(CA)的高溫爆裂對(duì)UHPC(CA)結(jié)構(gòu)的火災(zāi)安全性極為不利.

不過，在有些試驗(yàn)中高溫爆裂又可得以避免.目前文獻(xiàn)報(bào)道還不足以解釋抑制UHPC(CA)高溫?fù)p傷的內(nèi)在特征，需要開展試驗(yàn)研究，揭示 UHPC(CA)的高溫?fù)p傷如高溫爆裂行為、高溫裂紋擴(kuò)展行為、高溫微觀結(jié)構(gòu)劣化或力學(xué)性能下降等特征，建立改善UHPC(CA)抗火性的機(jī)理與措施，為UHPC(CA)在超高層建筑或重要防護(hù)設(shè)施等結(jié)構(gòu)物中的應(yīng)用清除障礙，或者明確其應(yīng)用范圍與條件.

現(xiàn)有的HPC，RPC高溫研究數(shù)據(jù)雖可供參考，但也不可簡(jiǎn)單地類推出UHPC(CA)的抗火性能.在一種新型材料廣泛應(yīng)用于工程之前，倘若對(duì)其火災(zāi)高溫性能沒有獲得足夠的認(rèn)識(shí)與清晰的理解，其應(yīng)用令人擔(dān)憂，更不用說有可能用于高層、超高層建筑或重要防護(hù)設(shè)施等結(jié)構(gòu)物中的UHPC(CA)材料.

綜上所述，UHPC(CA)抗火性特征及改善抗火性機(jī)理的研究十分必要和緊迫.

5 UHPC(CA)抗火性研究現(xiàn)狀

日本學(xué)者在1990年前后就開始進(jìn)行了UHPC(CA)抗火性研究.例如，1992年，桜木文敏等人配制略高于100 MPa的UHPC(CA)［19］，測(cè)試多種粗骨料如硬質(zhì)砂巖、石英片巖、安山巖、石灰?guī)r的使用效果，采用ISO升溫曲線加熱，發(fā)生了顯著爆裂.研究發(fā)現(xiàn)硬質(zhì)砂巖、石英片巖粗骨料的UHPC爆裂較輕;以安山巖骨料UHPC最嚴(yán)重，其次為石灰石骨料UHPC.當(dāng)然，對(duì)含水量也有顯著影響.1992年，宮本圭一等人也研究發(fā)現(xiàn)混凝土的含水量是引起爆裂的主要因素，尤其是混凝土表層的含水量.

2002年，吉野茂等人配制了抗壓強(qiáng)度為110～120 MPa的UHPC(CA)，對(duì)受壓作用下的試件進(jìn)行高溫試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)強(qiáng)度越高的混凝土，加載應(yīng)力越高，則爆裂程度越顯著［20］.

2010年，太田達(dá)見等人采用石灰石粗骨料、0.245水膠比，配制了設(shè)計(jì)強(qiáng)度為100 MPa的UHPC(CA)，摻加聚丙烯(PP)纖維，發(fā)現(xiàn)在施加應(yīng)力水平為0.33倍抗壓強(qiáng)度的加壓作用下，UHPC(CA)在采用適量PP纖維的情況下可避免爆裂，且石灰石熱穩(wěn)定性較好，有利于獲得較高的高溫作用后殘余力學(xué)強(qiáng)度［21］.但在2004年，澤田由美子等人得出了不同的研究結(jié)論，配制了 0.14水膠比、抗壓強(qiáng)度180 MPa的 UHPC(CA)，發(fā)現(xiàn) 0.10% ～0.30% 體積摻量的PP纖維能減輕爆裂程度，但尚不能完全杜絕爆裂的發(fā)生［22］.2005年，增田隆行等人配制了設(shè)計(jì)強(qiáng)度為120 MPa、實(shí)際抗壓強(qiáng)度達(dá)170 MPa、水膠比為0.14的UHPC(CA)，單軸加壓，證實(shí)了0.20%體積摻量的PP纖維可避免爆裂發(fā)生，但PP纖維并非越多越好，PP纖維體積摻量為0.30%時(shí)又發(fā)生了爆裂.

2012年，德國的D.Hosser等人制備了最大粒徑為8 mm的玄武巖石子UHPC(CA)棱柱體試件，并制作了用于對(duì)比的砂漿試件，高溫下UHPC(CA)的爆裂程度明顯比砂漿的要輕，表明此研究中石子起到了減輕爆裂的作用［23］.

中國建筑第四工程局有限公司結(jié)合廣州珠江新城“西塔”超高層建筑、深圳“京基100”超高層建筑的建設(shè)施工，開展了C100，C120的UHPC(CA)抗火性試驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)無纖維UHPC(CA)發(fā)生了顯著的高溫爆裂，但摻加PP纖維可抑制爆裂的發(fā)生，基本證實(shí)了國際上文獻(xiàn)報(bào)道的UHPC(CA)高溫爆裂研究結(jié)果.

此外還有一些與上述文獻(xiàn)特點(diǎn)大致相似的UHPC(CA)高溫性能研究論文［24］，限于文章篇幅，不一一詳述.概括來說，這些文獻(xiàn)主要是關(guān)于圓柱體或棱柱體試件的高溫爆裂試驗(yàn)，以及混凝土構(gòu)件如板、柱的耐火試驗(yàn)等.試驗(yàn)結(jié)果均為宏觀性能或參數(shù)，如高溫爆裂的發(fā)生、高溫作用下或作用后的混凝土力學(xué)性能、構(gòu)件的耐火極限、聚丙烯(PP)纖維的合理摻量等.

然而，關(guān)于火災(zāi)高溫引起的UHPC(CA)內(nèi)在損傷特征，包括高溫造成的微觀結(jié)構(gòu)劣化以及基于損傷特征建立起來的抗火性改善機(jī)理或措施，迄今尚未見相關(guān)報(bào)道.

6 UHPC(CA)抗火性研究中有待解決的問題

UHPC(CA)的抗火性頗引人深思.其與RPC的相似之處是漿體孔隙率很低、結(jié)構(gòu)非常致密，其不同于RPC的特殊性是粗骨料存在于漿體之中.如果粗骨料熱穩(wěn)定性好、界面黏結(jié)牢固，則粗骨料可能是正面因素，有利于抑制高溫?fù)p傷乃至爆裂;但如果粗骨料熱穩(wěn)定性差，或者界面黏結(jié)隨溫度升高而劣化，則粗骨料可能變成負(fù)面因素，導(dǎo)致高溫?fù)p傷或者爆裂的加劇.

從另一角度看，Neville［25］曾指出，硬化水泥漿與粗骨料的相互作用，導(dǎo)致了兩種作用的疊加:一是普通混凝土中硬化水泥漿的熱膨脹系數(shù)明顯高于粗骨料，當(dāng)混凝土受熱時(shí)，硬化水泥漿與粗骨料的界面極易產(chǎn)生熱失配;二是隨著溫度的進(jìn)一步升高，硬化水泥漿因失水而干燥收縮，粗骨料則持續(xù)膨脹，二者之間出現(xiàn)了一種膨脹與收縮的差異.這兩種作用相疊加，對(duì)普通混凝土的高溫?fù)p傷造成了顯著影響.

不同品種的粗骨料在UHPC(CA)中的熱穩(wěn)定性如何，結(jié)構(gòu)非常致密的硬化水泥漿干燥收縮情況如何，其與粗骨料之間的熱膨脹差異如何，目前均未見文獻(xiàn)報(bào)道給出清晰的結(jié)論，這些內(nèi)容還有待進(jìn)一步研究.

粗骨料的選擇，也需要根據(jù)UHPC(CA)的抗火性試驗(yàn)數(shù)據(jù)做進(jìn)一步研究.UHPC(CA)的粗骨料通常具有低孔隙率、高強(qiáng)度的特點(diǎn)，但不同母巖類型的粗骨料具有不同的力學(xué)參數(shù)、熱工參數(shù)［25］.因此，應(yīng)針對(duì)UHPC(CA)常用的幾種天然骨料如花崗巖、玄武巖、輝綠巖、石灰?guī)r及其他種類石子，測(cè)定、分析其力學(xué)參數(shù)和熱工參數(shù)特點(diǎn)，并配制UHPC(CA)，測(cè)定其高溫?fù)p傷.針對(duì)高溫性能較好、高溫?fù)p傷較小的UHPC(CA)，確定其相應(yīng)粗骨料的力學(xué)參數(shù)和熱工參數(shù)特點(diǎn)，為合理選擇用于UHPC(CA)的粗骨料提供重要信息.

混雜纖維在UHPC(CA)中的應(yīng)用，也值得研究關(guān)注.根據(jù)筆者的前期研究結(jié)果［26］，混雜纖維混凝土可實(shí)現(xiàn)聚合物纖維與鋼纖維或其他纖維的協(xié)調(diào)、互補(bǔ)，對(duì)混凝土高溫性能的改善各有貢獻(xiàn).聚合物纖維有利于在高溫下釋放高壓水蒸汽，避免爆裂的發(fā)生;鋼纖維則有利于提高混凝土強(qiáng)度與斷裂性能，在高溫下維持混凝土的完整性，避免混凝土的失穩(wěn)裂紋擴(kuò)展.因此，應(yīng)研究混雜纖維(聚合物纖維+鋼纖維或其他纖維)UHPC(CA)的高溫?cái)嗔研阅芘c裂紋擴(kuò)展行為特征，建立混雜纖維在UHPC(CA)中的作用機(jī)理，并定量確定其中聚合物纖維、鋼纖維或其他纖維各自對(duì)UHPC(CA)抗火性的貢獻(xiàn).從國內(nèi)外關(guān)于 UHPC(CA)配制的文獻(xiàn)［18，27］可知，采用混雜纖維(聚合物纖維 +鋼纖維或其他纖維)配制UHPC(CA)是切實(shí)可行的.

7 結(jié)論與展望

鑒于國內(nèi)外C100—C150的UHPC(CA)配制技術(shù)已相對(duì)成熟，應(yīng)針對(duì)C100—C150范圍內(nèi)的UHPC(CA)開展高溫?fù)p傷與抗火性研究.UHPC(CA)抗火性改善的主要目標(biāo)首先是抑制作為主要損傷模式的高溫爆裂，其次是減小高溫引起的裂紋擴(kuò)展、化學(xué)分解、孔粗化等其他損傷，使UHPC(CA)具有良好的火災(zāi)安全性.而抑制高溫爆裂最有效的手段是抑制混凝土內(nèi)部主要被蒸汽壓所驅(qū)動(dòng)的裂紋擴(kuò)展.

針對(duì)這些研究需要，可采用粗骨料如花崗巖、玄武巖、輝綠巖、石灰?guī)r及其他種類石子和不同摻量的混雜纖維(聚合物纖維+鋼纖維或其他種類的纖維)配制UHPC(CA)，測(cè)定其火災(zāi)高溫性能，并測(cè)定高溫作用后UHPC(CA)的微觀結(jié)構(gòu)，確定聚合物纖維、鋼纖維或其他種類的纖維對(duì)混凝土孔結(jié)構(gòu)、微裂紋擴(kuò)展的影響.基于高溫造成的UHPC(CA)宏觀斷裂性能與微觀結(jié)構(gòu)劣化等損傷特征，建立UHPC(CA)抗火性改善機(jī)理，提出確保UHPC(CA)具有良好抗火性的技術(shù)途徑.定量確定其中聚合物纖維與鋼纖維或其他種類的纖維各自對(duì)抗火性的貢獻(xiàn)以及這幾種纖維的相互作用，確定混雜纖維中聚合物纖維、鋼纖維或其他種類纖維的合理用量范圍.

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