許成祥, 趙曉悅, 許奇琦, 肖良麗

(1.武漢科技大學城市建設學院, 武漢 430065; 2.城市更新湖北省工程研究中心, 武漢 430065;3.武漢科技大學高性能工程結(jié)構(gòu)研究院, 武漢 430065)

與普通混凝土相比,高性能混凝土(high performance concrete,HPC)具有更好的工作性能,如更適宜的強度、更好的耐久性和抗?jié)B性等。隨著科技與經(jīng)濟發(fā)展,越來越多的高層建筑、大跨度結(jié)構(gòu)等實際工程的設計都要求采用高性能混凝土。由于HPC結(jié)構(gòu)密實和孔隙率低,高溫狀態(tài)下HPC脆性更大,更容易出現(xiàn)剝落和爆裂現(xiàn)象[1-3]?；馂氖浅Ｒ姷臑暮χ?火災一旦發(fā)生會對混凝土結(jié)構(gòu)承載力造成嚴重破壞,甚至坍塌,因此,提高HPC的耐高溫性能是一個值得重視的問題。

摻入各類纖維是抑制混凝土高溫爆裂的主要手段,能夠提高其高溫后的抗折抗拉強度、斷裂韌性、延性和抗沖擊性能[4-6]。不同纖維在混凝土抗火中起到的作用不同。鋼纖維與水泥基體之間的黏結(jié)作用良好,在混凝土中摻入適量的鋼纖維能夠提高整體韌性,有效抑制裂縫開展[7-10]。且隨著鋼纖維體積摻量增加,超高性能混凝土損傷發(fā)展變緩,能更好地發(fā)揮阻裂作用[11]。Wu等[12]發(fā)現(xiàn),含鋼纖維的混雜纖維混凝土具有更高的殘余抗拉強度,可以通過在加熱和冷卻過程中的橋接作用來限制微裂紋的形成和發(fā)展。聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)纖維是一種高彈模高分子合成材料,熔點較低,摻入混凝土中受壓破壞后會呈現(xiàn)“裂而不碎”的特征[13]。由于單摻纖維對混凝土性能提高具有局限性,使用兩種或兩種以上不同的纖維混合摻入混凝土中以實現(xiàn)“正混雜效應”來提高混凝土的高溫力學性能逐漸成為國內(nèi)外研究的熱點[14-20]。

吳海林等[21]通過正交試驗發(fā)現(xiàn)相較于素混凝土試件,混雜纖維混凝土試件的抗壓破壞過程更長,試件完整性更好。雖然鋼纖維能提高混凝土的韌性與強度,但價格昂貴,楊婷等[22]通過研究發(fā)現(xiàn)單摻2%的鋼纖維不能抑制超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)高溫爆裂行為。當摻有PVA纖維的混凝土加熱到一定溫度時,纖維熔化使混凝土中的孔隙增多,可以充分疏通試件內(nèi)部水分,混凝土內(nèi)部蒸汽壓降低,使微觀結(jié)構(gòu)得到保護,從而增強混凝土耐火性能[23-24]?；鞊戒摾w維和PVA纖維不僅可以改善混凝土抗爆裂性能,還能提高其高溫后殘余強度[25]。此外,適量摻入礦粉,可以優(yōu)化混凝土的孔隙結(jié)構(gòu),有效提高混凝土的劈裂抗拉強度與韌性[26-27]。現(xiàn)利用正交試驗,考慮鋼纖維摻量、PVA纖維摻量和礦粉摻量的影響,研究3種因素對鋼-PVA混雜纖維高性能混凝土(hybrid fiber high performance concrete,HFHPC)高溫后殘余力學性能的影響規(guī)律,探尋顯著性因素與最優(yōu)強度摻量,并建立高溫后HFHPC立方體抗壓強度、劈裂抗拉強度和抗折強度的預測模型。

1 試驗概況

1.1 試驗原材料和配合比

水泥:華新牌P·O 42.5級普通硅酸鹽水泥。?；郀t礦渣粉:密度為2.8 g/cm3,燒失量為0.51%。粗骨料:粒徑不大于20 mm的碎石。細骨料:普通中砂。減水劑:聚羧酸系高性能減水劑,減水率為25%,摻量為1.0%。水:普通自來水。鋼纖維和PVA纖維的外觀形狀如圖1所示,纖維的性能指標如表1所示。

表1 纖維的性能指標

圖1 纖維外觀形狀

1.2 試驗設計

正交試驗是從全面試驗中挑選出有代表性的點,與全面試驗相比具有試驗次數(shù)少和耗時短的優(yōu)點。試驗研究鋼纖維、PVA纖維和礦粉3種因素對HFHPC高溫后立方體抗壓強度、劈裂抗拉強度和抗折強度的影響規(guī)律,溫度條件為常溫、200、400、600、800 ℃。對3種因素各取3個水平,其中鋼纖維體積分數(shù)VS為(1.0%、1.5%、2.0%),PVA纖維體積分數(shù)VP為(0.1%、0.2%、0.3%),礦粉摻量M取代等質(zhì)量水泥(10%、20%、30%),采用L9(33)方案進行正交試驗設計,共9組配合比,HFHPC配合比及材料用量如表2所示。表2中,NC組為素混凝土對照組,未加纖維;S1.0P0.1M10代表VS為1.0%,VP為0.1%,M為10%,以此類推。

表2 HFHPC配合比及材料用量

1.3 試件制備和試驗方法

制備混凝土采用JZW250型強制式多功能攪拌機,其步驟如下。

步驟1將石子放入攪拌機,由于纖維易成團,開始攪拌后再撒入鋼纖維,攪拌均勻后加入中砂和膠凝材料混合攪拌。

步驟2撒入PVA纖維充分攪拌。

步驟3加入水和減水劑,確保攪拌充分均勻。攪拌完成后,將混凝土倒入模具放在振動臺上振搗。共10組試件,每組制作6個100 mm×100 mm×100 mm的立方體試塊(3個用于立方體抗壓強度測試,3個用于劈裂抗拉強度測試),3個100 mm×100 mm×400 mm的棱柱體試塊(用于抗折強度測試)。

將制備完成的混凝土在同條件下養(yǎng)護28 d后放入馬弗爐升溫,升溫加熱速率設定為10 ℃/min,設計恒溫時長為2 h。加熱試驗過程中各目標溫度的溫度-時間曲線如圖2所示,其中溫度為電熱偶測定的高溫爐爐膛內(nèi)溫度。升溫至目標溫度后保持恒溫,達恒溫時長后關(guān)閉電源,采用的冷卻方式為爐內(nèi)自然冷卻,冷卻至常溫后將混凝土取出靜置3 d后再測試其力學性能。試驗參照《纖維混凝土試驗方法標準》(CECS 13:2009)進行,采用WAW-1000型微機控制電液伺服萬能試驗機測試HFHPC的立方體抗壓強度、劈裂抗拉強度和抗折強度。

圖2 溫度-時間曲線

2 試驗結(jié)果與分析

2.1 高溫試驗現(xiàn)象

HFHPC試件加溫至200 ℃時,爐口有少量的白色煙霧逸出;試件加溫至300 ℃時,爐口持續(xù)有白色煙霧逸出并伴隨著刺激性氣味;試件加溫至400 ℃左右時,逸出的白色煙霧量較大,隨后逐漸減少至基本消失。

HFHPC試件高溫作用后的外觀形態(tài)如圖3所示?？梢钥闯?在常溫下,HFHPC試塊顏色為灰色,無裂紋;目標溫度200 ℃,HFHPC試件表面顏色變?yōu)榛仪嗌?只有少量細微裂紋,外觀完整,無掉皮、缺角等現(xiàn)象,敲擊聲音低沉;目標溫度400 ℃,HFHPC試件的顏色由灰青色變?yōu)榧t棕色,表面微裂紋增多,外觀較完整,敲擊聲音較低沉;目標溫度600 ℃,HFHPC試件表面邊緣略微發(fā)黑,整體呈灰棕色,表面伴有裂縫增多,縫寬增大,但外觀仍較完整,敲擊聲音較為清脆;目標溫度800 ℃,HFHPC試件表面呈青白色,敲擊聲音變得清脆。未摻纖維NC試件有輕微局部爆裂現(xiàn)象,表皮嚴重脫落、缺角,內(nèi)部結(jié)構(gòu)變得疏松。而HFHPC表面裂縫增多、加寬,出現(xiàn)不同程度的少量掉皮現(xiàn)象,但基本能保持較完整的形態(tài)。可見摻入鋼-PVA混雜纖維可有效抑制高性能混凝土高溫爆裂的發(fā)生。

圖3 HFHPC試件高溫作用后的外觀形態(tài)

2.2 高溫后試件質(zhì)量損失率

各試件的質(zhì)量損失率隨溫度變化的曲線如圖4所示。隨著溫度逐漸升高,試件的質(zhì)量損失率逐漸增加。當試件升溫至200 ℃時,基體內(nèi)的自由水、毛細水蒸發(fā)逸出導致混凝土質(zhì)量下降;200～400 ℃時,基體內(nèi)部C—S—H凝膠開始高溫分解,PVA纖維熔解揮發(fā),在混凝土內(nèi)部形成孔洞使更多水分逸出,加速了質(zhì)量損失;400～600 ℃時,此階段質(zhì)量損失主要來源于基體內(nèi)結(jié)晶水蒸發(fā),C—S—H凝膠持續(xù)脫水分解;600～800 ℃時,由于混凝土中水泥石的Ca(OH)2和CaCO3脫水生成CaO,水泥中未水化顆粒和骨料中石英成分高溫分解,質(zhì)量損失繼續(xù)增加。

圖4 各試件的質(zhì)量損失率隨溫度變化的曲線

2.3 立方體抗壓強度

不同高溫后試塊立方體抗壓強度如表3所示?？疾霽S、VP和M三種因素對試塊立方體抗壓強度的影響程度,找出顯著性因素與最優(yōu)摻量,采用統(tǒng)計分析軟件SPSS進行極差分析和方差分析,其結(jié)果列于表4。

表3 不同高溫后試塊立方體抗壓強度

表4 HFHPC立方體抗壓強度極差分析與方差分析

由表3可知,NC、S1.0P0.1M10、S1.5P0.2M10和S1.0P0.2M30四組試塊,隨著目標溫度的升高,其立方體抗壓強度持續(xù)降低,其余各組試塊隨著目標溫度的升高其立方體抗壓強度先升高后降低,臨界溫度為200～400 ℃。

立方體抗壓強度先升高后降低是由于高性能混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為致密,高溫加熱時毛細水蒸發(fā)但不易逸出,使得基體內(nèi)活性摻和料能夠繼續(xù)水化,提高了水泥基強度。超過臨界溫度后,水化作用減弱,高溫作用對基體的損傷逐漸加大,使混凝土抗壓強度持續(xù)降低。至800 ℃時,由于混凝土基體內(nèi)化產(chǎn)水泥水物持續(xù)分解,較高的蒸汽壓力使?jié){體開裂,各組試件強度均急劇下降,此時NC和HFHPC的抗壓強度殘余率分別為29.96%和50%～60%。由于高溫時礦粉與Ca(OH)2反應,生成的凝膠可使鋼纖維與基體的黏結(jié)更為緊密,能夠延緩混凝土裂縫的擴展。此外,PVA纖維熔化產(chǎn)生的孔洞可釋放基體內(nèi)部的蒸汽壓力,因此HFHPC抗壓強度殘余率明顯高于未摻纖維的HPC。

由表4抗壓強度各因素的極差值可知,在常溫至200 ℃時,影響HFHPC立方體抗壓強度的因素依次為M>VP>VS;在400～800 ℃時,影響HFHPC立方體抗壓強度的因素依次為VS>M>VP。

由方差分析可知:在常溫至200 ℃時,礦粉為HFHPC立方體抗壓強度的極顯著性影響因素;在400～800 ℃時,鋼纖維為極顯著性影響因素。考慮高溫后抗壓強度的提高效果確定最佳摻量:VS為2.0%,VP為0.3%,M為30%。

圖5為3個因素在不同溫度后與立方體抗壓強度的關(guān)系。由圖5可知,在常溫至200 ℃時,增加鋼纖維與礦粉的摻量可明顯提高HFHPC抗壓強度,且增加礦粉摻量對抗壓強度提高效果更顯著,PVA纖維對抗壓強度的提升效果不明顯。200 ℃時,當VS從1.0%增加到1.5%,抗壓強度提高15.4%;當M從10%增加到30%,抗壓強度提高至25.5%。在400～800 ℃時,增加鋼纖維摻量對HFHPC抗壓強度的提高效果大于礦粉因素,PVA纖維對抗壓強度的提高效果仍不明顯。800 ℃時,當VS從1.0%增加到2.0%,抗壓強度提高28.1%;當M從10%增加到30%時,抗壓強度提高18.3%。

圖5 3個因素在不同溫度后與立方體抗壓強度的關(guān)系

2.4 劈裂抗拉強度

不同高溫后試塊劈裂抗拉強度如表5所示。對強度值進行極差分析和方差分析,其結(jié)果如表6所示。

表5 不同高溫后試塊劈裂抗拉強度

表6 HFHPC劈裂抗拉強度極差分析和方差分析

由表5可知,各組試塊隨著目標溫度的升高,其劈裂抗拉強度先升高后降低,臨界溫度為200～400 ℃。在400 ℃后,混凝土的劈拉強度均隨目標溫度升高而持續(xù)降低。這是由于超過臨界溫度后,基體內(nèi)活性摻和料的水化作用帶來的正面效應,已無法彌補水蒸氣逸出導致的細微裂紋對劈拉強度帶來的負面效應,使混凝土的劈拉強度持續(xù)降低。至800 ℃時,HFHPC劈拉強度下降至最低,這是由于鋼纖維發(fā)生氧化脫碳,與界面基體的黏結(jié)效果變差,界面處的裂紋逐漸變寬,加上PVA纖維全部熔化造成孔洞變多,增加了混凝土的內(nèi)部缺陷,此時NC與HFHPC的劈拉強度殘余率分別為39.02%和50%～70%。由此可見,摻入混雜纖維對HFHPC的劈拉殘余強度具有提高作用。

由表6中劈裂抗拉強度各因素的極差分析可知,在常溫至200 ℃時,影響HFHPC劈裂抗拉強度的因素依次為VP>VS>M;在400～800 ℃時,影響HFHPC劈裂抗拉強度的因素依次為VS>M>VP。

由方差分析可知:在常溫至200 ℃時,PVA纖維為HFHPC劈拉強度的極顯著性影響因素;在400～800 ℃時,鋼纖維為極顯著性影響因素。考慮高溫后劈拉強度的提高效果確定最佳摻量:VS為2.0%,VP為0.3%,M為10%。

圖6為3個因素在不同溫度后與劈裂抗拉強度的關(guān)系。由圖6可知,在常溫至200 ℃時,增加鋼纖維與PVA纖維的摻量可使HFHPC劈拉強度明顯提高,且增加PVA纖維摻量對劈拉強度的提高效果更顯著。在200 ℃時,當VP從0.1%增加到0.3%,劈拉強度提高22.3%。在400～800 ℃時,增加鋼纖維摻量對HFHPC劈拉強度的提高效果大于PVA纖維,在800 ℃時,當VS從1.0%增加到2.0%,劈拉強度提高66.7%;當VP從0.1%增加到0.3%時,劈拉強度提高31.5%。而增加礦粉摻量則使HFHPC的劈拉強度降低,800 ℃時,當M從10%增加到30%時,劈拉強度降低18.22%。

圖6 3個因素在不同溫度后與劈裂抗拉強度的關(guān)系

2.5 抗折強度

不同高溫后試塊抗折強度如表7所示。對強度值進行極差分析和方差分析,其結(jié)果列于表8。

表7 不同高溫后試塊抗折強度

表8 HFHPC抗折強度極差分析和方差分析

由表7可知,S1.0P0.1M10、S1.5P0.2M10、S2.0P0.3M10和S1.0P0.2M30四組試塊,隨著目標溫度的升高其抗折強度先升高后降低,臨界溫度為400 ℃。其余各組試塊隨著目標溫度的升高其抗折強度持續(xù)降低。

抗折強度先升高后降低是由于在達到臨界溫度條件前,高溫加熱引起的基體內(nèi)凝膠材料完全水化,結(jié)構(gòu)更加致密,抗折強度得以提高。而超過臨界溫度條件后,抗折強度隨溫度升高呈持續(xù)下降的趨勢,這可能是由于200 ℃時混凝土內(nèi)部自由水的蒸發(fā)過多導致基體內(nèi)孔隙過多,形成的細微裂紋會對混凝土的抗折強度產(chǎn)生不利影響。至800 ℃時,NC與HFHPC的抗折強度殘余率分別為60.08%和65%～80%,可見雖然高溫使鋼纖維對混凝土的阻裂作用有所降低,但在破壞過程中鋼纖維仍具有增韌效果并能分散部分應力,HFHPC抗折強度殘余率仍明顯高于未摻纖維的HPC。

由表8中抗折強度各因素的極差值可知:在常溫至200 ℃時,影響HFHPC抗折強度的因素依次為VS>M>VP;在400～800 ℃時,影響HFHPC抗折強度的因素依次為M>VS>VP,且前兩者的影響程度比較接近。

由方差分析可知:在常溫至200 ℃時,鋼纖維為HFHPC立方體抗折強度的極顯著性影響因素;在400～800 ℃時,鋼纖維和礦粉都為極顯著性影響因素?？紤]高溫后抗折強度的提高效果確定最佳摻量:VS為2.0%,VP為0.2%,M為10%。

圖7為3個因素在不同溫度后與抗折強度的關(guān)系。由圖7可知,在常溫至200 ℃時,增加鋼纖維摻量可明顯提高HFHPC抗折強度,200 ℃時,當VS從1.0%增加到2.0%時,抗折強度提高19.5%。適當增加PVA纖維摻量可提高抗折強度,但當VP增加至0.3%時會導致抗折強度降低。礦粉對抗折強度的提高效果不顯著。在400～800 ℃時,鋼纖維摻量越大,HFHPC抗折強度越高。800 ℃時,VS從1.0%增加到2.0%,抗折強度提高15.5%。增加PVA纖維摻量對抗折強度的提高效果表現(xiàn)為先升高后降低。VP從0.1%增加到0.2%,抗折強度提高4.7%;VP從0.1%增加到0.3%,抗折強度僅提高3.3%。而礦粉摻量越大則導致抗折強度降低,當M從10%增加到30%時,抗折強度降低15%左右。

圖7 3個因素在不同溫度后與抗折強度的關(guān)系

2.6 3種因素對HFHPC力學性能的影響

2.6.1 鋼纖維摻量

在HFHPC中摻入鋼纖維能夠顯著提高HFHPC高溫后的立方體抗壓強度、劈裂抗拉強度和抗折強度的殘余率。當溫度升高時,雖然鋼纖維與混凝土間的黏結(jié)力會有所降低,但由于鋼纖維導熱系數(shù)較高,其在混凝土內(nèi)部亂向均勻且相互搭接的分布情況能夠使混凝土內(nèi)部溫度更快達到均勻一致,有效降低了熱應力損傷。且當微小裂縫形成時,鋼纖維與混凝土基體中的橋接作用能夠減緩混凝土內(nèi)部裂縫的產(chǎn)生與發(fā)展。在受壓破壞時,素混凝土的破壞形態(tài)為脆性破壞,而摻入了鋼纖維的HFHPC能夠保持裂而不碎,可見鋼纖維能使混凝土保持完整,在高溫中具有更好的阻裂效果。試驗表明,摻加了鋼纖維的HFHPC在高溫后能保留與素混凝土相比更高的殘余強度,其最佳摻量為2.0%。

2.6.2 PVA纖維摻量

雖然PVA纖維的彈性模量較低,對HFHPC的抗壓強度、劈裂抗拉強度和抗折強度的提高作用不如鋼纖維顯著,但由于PVA纖維的延性大、韌性好,能夠抑制混凝土較大裂縫的開口,有效改善HFHPC的劈拉性能。在常溫至200 ℃時,PVA纖維摻量越大,對HFHPC的劈裂抗拉強度提升效果越明顯。此外,由于PVA纖維的熔點較低,當溫度升高致PVA纖維熔化后,混凝土內(nèi)部形成眾多孔道為內(nèi)部蒸汽壓力的釋放提供了空間,使內(nèi)部壓力降低,起到了很好的防爆裂效果。但當PVA纖維摻量過多時,高溫后過多的孔洞會使混凝土基體內(nèi)部缺陷增多,反而不利于高溫后HFHPC性能的改善。試驗表明,摻入適量的鋼纖維和PVA纖維能表現(xiàn)出正混雜效應,不僅能夠抑制混凝土爆裂,還提高了HFHPC高溫后的強度殘余率。對抗壓強度與劈裂抗拉強度其最佳摻量為0.3%,對抗折強度其最佳摻量為0.2%。

2.6.3 礦粉摻量

在HFHPC摻入適量的礦粉,可有效改善粉體集料的級配,使混凝土硬化后內(nèi)部微裂縫數(shù)量減少,從而提高HFHPC的抗壓強度。溫度升高時,礦粉與Ca(OH)2反應可生成C—S—H凝膠,從而改善鋼纖維與膠凝體間的界面性能,使HFHPC高溫后的強度殘余率有所提高。但過多摻入礦粉會使HFHPC的結(jié)構(gòu)更加密實,升溫時混凝土內(nèi)部的水蒸氣不易排出,鋼纖維與混凝土基體黏結(jié)力下降,從而造成高溫后HFHPC劈裂抗拉強度與抗折強度降低。試驗表明,摻入適量的礦粉,才可有效提高HFHPC高溫后的殘余強度。對抗壓強度其最佳摻量為30%,對劈裂抗拉強度與抗折強度其最佳摻量為10%。

3 HFHPC強度預測模型

根據(jù)材料力學理論,假設HFHPC抗壓強度由基體抗壓強度、鋼纖維增強項、PVA纖維增強項、礦粉增強項和溫度增強項共同組成。假定強度回歸模型為

f=β0+β1x1+β2x2+β3x3+β4x4+φ

(1)

式(1)中:f為混凝土抗壓強度,MPa;β0為混凝土基體抗壓強度,MPa;β1、β2、β3、β4為回歸系數(shù);φ為試驗參數(shù);x1、x2、x3分別為VS、VP、M;x4為溫度, ℃。

由于礦粉對高溫中劈裂抗拉強度的影響較小,PVA纖維對高溫中抗折強度的影響較小。為簡化計算,在HFHPC高溫劈裂抗拉強度預測模型只考慮鋼纖維、PVA纖維和溫度的影響,在HFHPC高溫抗折強度預測模型只考慮鋼纖維、礦粉和溫度的影響。假定回歸模型為

f=β0+β1x1+β2x2+β3x3+φ

(2)

式(2)中:f為混凝土劈裂抗拉強度或抗折強度,MPa;β0為混凝土基體強度,MPa;β1、β2、β3為回歸系數(shù);φ為試驗參數(shù);x1、x2分別為VS、VP、M;x3為溫度, ℃。

將表3中數(shù)據(jù)代入回歸模型[式(1)]中,將表5和表7中數(shù)據(jù)代入回歸模型[式(2)]中,通過最小二乘法估計得出HFHPC抗壓強度、劈裂抗拉強度和抗折強度的回歸方程為

fcu=34.997+727.33x1+1 763.33x2+39.10x3-0.033x4,R2=0.866

(3)

fts=2.879+87.07x1+280.33x2-0.002 75x3,R2=0.651

(4)

ff=7.745+119.07x1-3.21x2-0.003 25x3,R2=0.686

(5)

式中:fcu為HFHPC抗壓強度,MPa;fts為HFHPC劈裂抗拉強度,MPa;ff為HFHPC抗折強度,MPa;R2為決定系數(shù)。

從式(4)、式(5)可看出,劈裂抗拉強度與抗折強度預測模型的決定系數(shù)為0.65左右,離散性較大,精度較低,這可能與纖維混雜效應有關(guān)。為了更精確地預測HFHPC的劈裂抗拉強度與抗折強度,重新假定新的強度預測模型為

(6)

式(6)中:β4、β5、β6、β7、β8、β9為回歸系數(shù)。

(7)

(8)

式(7)、式(8)為新擬合的HFHPC強度預測模型,劈拉強度與抗折強度的決定系數(shù)分別為0.787和0.859。

4 結(jié)論

(1)隨著溫度不斷升高,HFHPC試塊顏色由灰色變?yōu)榍喟咨?質(zhì)量損失率逐漸增加。800 ℃時HPC試塊已發(fā)生輕微爆裂,內(nèi)部結(jié)構(gòu)疏松,而HFHPC仍能保持較完整形態(tài)?？梢?混雜纖維的摻入可有效抑制HFHPC高溫爆裂現(xiàn)象。

(2)HFHPC立方體抗壓強度在200 ℃前后的極顯著性影響因素分別為礦粉和鋼纖維。高溫時礦粉與Ca(OH)2反應生成的凝膠有利于鋼纖維與基體之間的黏結(jié),延緩HPC裂縫擴展。建議鋼纖維、PVA纖維和礦粉的最佳摻量分別為:2.0%、0.3%、30%。

(3)HFHPC劈裂抗拉強度在200 ℃前后的極顯著性影響因素分別為PVA纖維和鋼纖維。高溫時PVA纖維熔化造成的孔洞有利于分散基體內(nèi)的蒸汽壓力。鋼纖維與PVA纖維混雜體現(xiàn)了較好的“正混雜效應”。綜合考慮,建議鋼纖維、PVA纖維和礦粉的最佳摻量分別為:2.0%、0.3%、10%。

(4)HFHPC抗折強度在200 ℃以前的極顯著性因素為鋼纖維,200 ℃以后的極顯著性因素為鋼纖維和礦粉。鋼纖維體積分數(shù)越大,HFHPC抗折強度提高越顯著。而礦粉摻量越大,混凝土結(jié)構(gòu)越密實,加熱時不利于水蒸氣排除導致高溫損傷,從而降低HFHPC抗折強度殘余率。因此建議鋼纖維、PVA纖維和礦粉的最佳摻量分別為:2.0%、0.2%、10%。

(5)建立了HFHPC高溫后立方體抗壓強度、劈裂抗拉強度與抗折強度的預測模型。