楊婷，劉中憲，楊燁凱，吳成清

(1.天津城建大學 土木工程學院，天津 300384；2.天津大學 建筑工程學院，天津 300072； 3.悉尼科技大學 土木與環(huán)境工程學院，悉尼 NSW 2007)

超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete，簡稱UHPC)因高強度、高韌性、高耐久性等優(yōu)異的力學性能而被逐步應用到實際工程中。UHPC致密的微觀結(jié)構和較低的滲透性，在提升自身力學性能的同時，受熱爆裂的風險也相應提高[1-2]。近年來，世界范圍內(nèi)火災頻繁發(fā)生，造成的損失不可估量，而UHPC往往用在重要結(jié)構或關鍵節(jié)點，其防火性能的優(yōu)劣將直接影響建筑物的安全性。因此，有必要對UHPC高溫性能進行系統(tǒng)研究，以解決其高溫爆裂和力學性能退化問題。

21世紀初，學者們[3-5]對UHPC開展了高溫損傷爆裂數(shù)值模擬，發(fā)現(xiàn)UHPC在火災條件下易發(fā)生爆裂。Liu等[6]對大擴展度UHPC進行了一系列抗火試驗，得出UHPC抗壓強度隨溫度作用時間的延長而不斷降低，500 ℃高溫持續(xù)作用120 min后，抗壓強度降為常溫時的55%。李傳習等[7]研究發(fā)現(xiàn)，鋼纖維可以改善混凝土力學性能。Tai等[8]研究表明：UHPC中鋼纖維摻量越大，其彈性模量越大，且彈性模量隨溫度的升高單調(diào)降低。楊少偉等[9]發(fā)現(xiàn)鋼纖維UHPC與無鋼纖維UHPC高溫作用后動態(tài)應力-應變曲線類似。劉紅彬等[10]發(fā)現(xiàn)增加鋼纖維摻量不能抑制UHPC爆裂的發(fā)生。而楊娟等[11]通過對不同纖維類型UHPC的研究表明，鋼纖維可以改善UHPC高溫爆裂性能，端鉤型普通工業(yè)鋼纖維最有利于提高UHPC高溫抗爆裂性能。學者們[12-17]發(fā)現(xiàn)聚合物纖維顯著影響UHPC高溫爆裂性能。Sun等[14]研究表明，在UHPC中摻入0.2%聚丙烯纖維可有效抑制高溫爆裂現(xiàn)象發(fā)生。Poon等[16]研究表明，在溫度超過600 ℃時，聚丙烯纖維UHPC抗壓強度急劇下降，聚丙烯纖維失去其積極影響作用。Sanchayan等[17]研究發(fā)現(xiàn)，體積摻量為2%的混雜纖維(鋼纖維、PVA纖維)對UHPC高溫爆裂抑制作用最顯著。學者們[18-19]還對不同纖維和骨料的UHPC高溫后殘余力學性能做了研究，發(fā)現(xiàn)在800 ℃高溫作用后，試件殘余抗壓強度百分率最高為40%。

目前，已有學者對UHPC高溫性能進行了一定研究，但高溫后UHPC殘余強度的維持能力表現(xiàn)不足。筆者從材料制備入手，通過改變骨料類型和纖維摻加方式制備一種性能優(yōu)越且耐高溫的UHPC，并對其進行高溫試驗，系統(tǒng)分析骨料類型和纖維摻加方式對UHPC在不同目標溫度下表觀特征、質(zhì)量損失及力學性能的影響。

1 試驗材料及方案

1.1 試驗材料

試驗制備UHPC的主要原材料有：42.5硅酸鹽水泥、平均粒徑0.1～0.3 μm的硅灰粉、粉煤灰、鋼渣、石英砂、鋼纖維、聚丙烯纖維、聚羧酸減水劑(如圖1(a)所示)。其中，鋼纖維和聚丙烯纖維的基本物理特性如表1、表2所示，外貌形態(tài)如圖1(b)、(c)所示；石英砂和鋼渣的物理特征如表3、表4所示，主要材料的化學成分如表5所示。

表1 鋼纖維的基本物理特性Table 1 Basic physical properties of steel fiber

表2 聚丙烯纖維的基本物理特性Table 2 Basic physical properties of polypropylene fiber

表3 石英砂的物理特性Table 3 Physical properties of quartz sand

表4 鋼渣的物理特性Table 4 Physical properties of steel slag

表5 主要材料的化學成分Table 5 Chemical composition of main materials %

圖1 材料外貌形態(tài)Fig.1 Material appearance

1.2 試驗方案

設計制備了6組材料UHPC，研究纖維和骨料對UHPC在不同目標溫度作用后表觀特征、質(zhì)量損失及力學性能的影響：1)溫度：設定目標溫度分別為常溫(25 ℃)、200、400、600、800、1 000 ℃；2)纖維：設置單摻2%鋼纖維、單摻2%聚丙烯纖維、混摻2%聚丙烯纖維和1%鋼纖維3種纖維摻法；3)骨料：研究石英砂和鋼渣分別作為骨料對試驗結(jié)果的影響。試驗配合比如表6所示，在各目標溫度下UHPC立方體抗壓強度如表7、表8所示。

有學者[20]研究發(fā)現(xiàn)，UHPC試件的尺寸效應對其在高溫下的變化規(guī)律影響較小，為避免高溫試驗過程中UHPC試件的爆裂對加熱設備以及人員造成危害，試驗前期采用50 mm×50 mm×50 mm立方體試件對UHPC高溫性能進行研究，在確定最優(yōu)耐高溫UHPC配合比后，采用《普通混凝土力學性能試驗方法標準》(GB/T 50081—2002)規(guī)范中150 mm×150 mm×150 mm立方體試件對最優(yōu)耐高溫UHPC材料進行力學性能研究。

表6 試驗配合比Table 6 Test mix ratio kg/m3

表7 各溫度條件下UHPC立方體抗壓強度Table 7 Cubic compressive strength of UHPC after different temperatures MPa

續(xù)表7

表8 各溫度條件下UHPC立方體抗壓強度平均值及標準差
Table 8 Averagecubic compressive strength of UHPC and standard deviation after different temperatures MPa

系列25 ℃平均值標準差200 ℃平均值標準差400 ℃平均值標準差600 ℃平均值標準差800 ℃平均值標準差1 000 ℃平均值標準差UHPC1113.83.9169.51.2UHPC2184.04.9208.04.9UHPC3125.02.5171.01.3162.51.7111.50.7039.01.5380.4UHPC4165.00.2175.01.9230.01.6153.50.4040.00.8391.0UHPC5095.00.9203.01.1UHPC6169.51.6184.53.0225.53.2211.51.8150.51.8112.50.8UHPC6-150141.72.0158.74.7191.81.5175.90.3126.42.3093.21.3

注：UHPC6-150試件尺寸為150 mm×150 mm×150 mm，其余試件尺寸均為50 mm×50 mm×50 mm。

考慮到高溫爆裂的隨機性，試驗每種情況下設置4個試件。試驗采用30 L單軸臥式強制式攪拌機拌和UHPC，在攪拌機中分批次加入各種配合比材料，依次攪拌。充分攪拌，澆筑以及振搗后用薄膜覆蓋，靜置24 h拆模，并按照《普通混凝土力學性能試驗方法標準》(GB/T 50081—2002)進行正常標準養(yǎng)護，養(yǎng)護完成后進行高溫加熱試驗。

試驗采用1 400 ℃快速升溫箱式電爐進行升溫。國際采用標準升溫速率為ISO834[21]，用以反映火災發(fā)生的真實情況。而文獻表明[22]5 ℃/min的升溫速率對纖維混凝土高溫性能測試仍然具有良好的可靠性。由于UHPC高強低滲，有學者[23]發(fā)現(xiàn)平均升溫速率為4 ℃/min更有利于研究UHPC高溫性能。因此，選擇平均升溫速率為4 ℃/min，升溫曲線如圖2所示?；炷令惒牧蠟闇囟榷栊圆牧希瑸楸ＷC高溫后試件內(nèi)外溫度一致，試件達到目標溫度后恒溫2 h，再從高溫爐中取出，自然冷卻至常溫后進行UHPC立方體抗壓強度試驗。

圖2 試驗升溫曲線Fig.2 Temperature-time curves in tests

試件經(jīng)過高溫加熱后，按照《普通混凝土力學性能試驗方法標準》(GB/T 50081—2002)的要求在YNS-Y1000型電液伺服壓力試驗機上進行立方體抗壓強度試驗，如圖3(a)所示。試驗加載速度為0.2 mm/min，加載過程中設備自動結(jié)束試驗，記錄并保存試驗數(shù)據(jù)。利用位移傳感器(LVDT)對試件變形進行測量，進而計算出應變。由于試驗機承壓板與試件之間有摩擦力，立方體試件是復雜受力，非單軸受力，LVDT所測非單軸變形。位移計布置如圖3(b)所示。立方體抗壓強度按式(1)計算。

(1)

圖3 試驗裝置圖Fig.3 Testing setup

式中：fcu為混凝土立方體試件抗壓強度，MPa；F為試件破壞荷載，N；A為試件承壓面積，mm2。

由表8可知，所測試件離散性小，因此，試件的立方體抗壓強度取4個試件測值的算術平均值。

2 試驗現(xiàn)象與分析

2.1 UHPC高溫后外觀評價

表9為各試驗系列UHPC典型表觀特征隨溫度升高變化情況。由表9可知：溫度越高，試件劣化越嚴重；纖維和骨料影響著試件的表觀特征。經(jīng)歷200 ℃高溫后，各系列試件外觀完整，無掉皮、裂紋、缺角、炸裂等現(xiàn)象；摻入聚丙烯纖維的UHPC(UHPC3、UHPC4、UHPC6)表面有油漬產(chǎn)生，這是由于聚丙烯纖維在165 ℃時開始熔解，經(jīng)200 ℃高溫作用冷卻至常溫后，聚丙烯纖維重新固化形成依附在UHPC基體上的熱塑性樹脂。無纖維UHPC(UHPC1、UHPC5)和單摻鋼纖維UHPC(UHPC2)在目標溫度400 ℃的加熱過程中發(fā)生了粉碎性爆裂破壞，而摻入聚丙烯纖維的UHPC外觀完整，顏色灰白，由于聚丙烯纖維受熱揮發(fā)[24]，試件表面油漬基本消失。各系列試件在600 ℃高溫作用后呈乳白色；單摻聚丙烯纖維的石英砂UHPC(UHPC3)出現(xiàn)了明顯掉皮、缺角及局部爆裂現(xiàn)象；而混雜纖維UHPC(UHPC4、UHPC6)外觀相對完整。經(jīng)歷800 ℃高溫后，石英砂UHPC(UHPC3、UHPC4)呈現(xiàn)灰茶色，而鋼渣UHPC(UHPC6)顏色泛白；混雜纖維UHPC表面開始出現(xiàn)網(wǎng)狀龜裂細紋且有黑絲出現(xiàn)，有明顯疏松現(xiàn)象，但無明顯破壞。經(jīng)歷1 000 ℃高溫后，混雜纖維UHPC表面布滿黑絲，這是因為鋼纖維在高溫下脫氧碳化變黑所致；單摻聚丙烯纖維UHPC在1 000 ℃高溫作用下掉皮缺角及局部爆裂現(xiàn)象加重，而混雜纖維UHPC試件雖然疏松現(xiàn)象加重，但保持了較完整的形態(tài)。

UHPC產(chǎn)生高溫爆裂現(xiàn)象是因為其高強、質(zhì)密、低孔隙率，在高溫下，試件中的水分很難逸出。隨著溫度升高，水氣積聚，UHPC試件內(nèi)部形成蒸汽壓并逐漸積累。當蒸汽壓力超過UHPC抗拉強度時，試件開始從外部薄弱處層層爆裂，水蒸汽隨著爆裂的發(fā)生而逸出，爆裂威力越大，水蒸汽逸出越多，這也證實了蒸汽壓機理[25-26]。然而，混雜纖維UHPC的表觀在高溫作用后基本保持完整形態(tài)，這是由于UHPC內(nèi)部摻入的聚合物纖維在高溫作用下熔化、氣化，在混凝土內(nèi)部留下微通道，提供了混凝土內(nèi)部水分散失的有效通道，緩減了UHPC內(nèi)部蒸汽壓的堆積，避免蒸汽壓力超過UHPC抗拉強度而爆裂[27]。同時，利用鋼纖維與UHPC基體的粘結(jié)作用抑制混凝土在高溫作用下發(fā)生體積膨脹，進而減弱裂縫的開展。

綜上可知，聚丙烯纖維和鋼纖維的共同作用極大改善了UHPC高溫抗爆裂性能。

表9 各系列UHPC高溫冷卻后外觀Table 9 Appearance of UHPC after high temperatures

2.2 UHPC高溫后質(zhì)量損失

混凝土在高溫作用后，其質(zhì)量會有損失，主要包括水分的蒸發(fā)、C—S—H凝膠的脫水分解、Ca(OH)2和CaCO3的分解、未水化水泥和摻合料的損失以及試件表面爆裂或剝落帶來的質(zhì)量損失[28-29]。因此，混凝土高溫下的質(zhì)量損失規(guī)律在一定程度上反映了混凝土內(nèi)部結(jié)構的變化。對各系列UHPC在不同目標溫度下進行了質(zhì)量損失測量，圖4為測得的各系列聚丙烯纖維UHPC質(zhì)量損失率隨溫度變化關系圖。

圖4 各系列纖維UHPC質(zhì)量損失率與溫度關系Fig.4 The relationship between mass loss rate and temperature of UHPC with fibers

由圖4可見，摻有混雜纖維UHPC高溫后的質(zhì)量損失可分為4個階段：1)200 ℃高溫以下，質(zhì)量損失逐漸增大，其主要來源于試件內(nèi)部自由水、毛細水的蒸發(fā)及聚丙烯纖維的熔解，未水化水泥和摻合料的損失。2)200～400 ℃期間，質(zhì)量損失急劇增加，主要由于試件內(nèi)部C—S—H凝膠中水分開始蒸發(fā)，聚丙烯纖維熔解揮發(fā)。3)400～800 ℃高溫期間，質(zhì)量損失繼續(xù)緩慢增長，此階段的質(zhì)量損失來源于結(jié)晶水的散失；C—S—H凝膠持續(xù)分解，800 ℃時分解完成。4)800～1 000 ℃，質(zhì)量損失率有所下降，這主要是因為Ca(OH)2和CaCO3大量分解產(chǎn)生CaO，試件在冷卻時吸收空氣中的水和CO2重新生成Ca(OH)2和CaCO3[28]。此外，由圖4可知，在纖維含量相同的情況下，鋼渣骨料UHPC高溫作用后的質(zhì)量損失較小。由表5可知，鋼渣骨料與水泥的化學成分相近，且表面粗糙，與混凝土水泥基粘結(jié)程度較好，因而相對于石英砂骨料UHPC而言，鋼渣骨料UHPC具有更緊密的分子結(jié)構，質(zhì)量損失較小。

單摻聚丙烯纖維UHPC在400 ℃高溫作用后質(zhì)量損失持續(xù)增長，并沒有出現(xiàn)下降段，除了上述原因外，還有UHPC在高溫作用后試件產(chǎn)生局部爆裂、剝落帶來的質(zhì)量損失，且其效應大于試件在冷卻時重新生成Ca(OH)2和CaCO3。

試驗測得無聚丙烯纖維UHPC在目標溫度200 ℃時質(zhì)量損失僅有0.34%，在目標溫度400 ℃時均發(fā)生粉碎性爆裂，無法測得更高溫度后的質(zhì)量損失。說明無聚丙烯纖維UHPC在高溫作用下，由于其高強、低孔隙率，內(nèi)部水氣很難逸出，導致試件層層爆裂。再次證明聚丙烯纖維的摻入提高了UHPC高溫抗爆裂性能。

2.3 UHPC高溫后力學性能

2.3.1 UHPC高溫后立方體抗壓強度 對不同溫度下6組材料UHPC進行立方體抗壓強度試驗，各系列UHPC在不同目標溫度下立方體抗壓強度值如表7、表8所示，UHPC1、UHPC2、UHPC5在目標溫度400 ℃時均發(fā)生了粉碎性爆裂，未能采集到其400 ℃及更高溫度下立方體抗壓強度試驗數(shù)據(jù)。

為便于研究與分析，給出了立方體抗壓強度相對值，即相同條件下，UHPC高溫后立方體抗壓強度與常溫立方體抗壓強度的百分比，用以對比不同類型UHPC在高溫作用后強度的維持能力。各系列UHPC在不同目標溫度下立方體抗壓強度相對值如圖5所示。

圖5 UHPC不同溫度作用后立方體抗壓強度相對值Fig.5 Relative values of cubic compressive strength of UHPC after different temperatures

由圖5和表8可知，在200 ℃高溫后，各系列UHPC的立方體抗壓強度都有不同程度提升。其中UHPC5立方體抗壓強度提升程度最大，從常溫的95 MPa增長到203 MPa，立方體抗壓強度提高了113.7%。

UHPC經(jīng)高溫作用，試件內(nèi)部自由水和毛細水蒸發(fā)，而UHPC密實度高、孔隙率低，導致水分散失通道不暢，水分無法逸出，在UHPC中營造出近似高溫蒸汽養(yǎng)護的環(huán)境，使得水泥水化反應和火山灰反應互相促進，硅灰、粉煤灰中的活性二氧化硅與水泥水化產(chǎn)物Ca(OH)2生成了更多的C—S—H凝膠，C—S—H凝膠在高溫高壓環(huán)境下轉(zhuǎn)變成硬硅鈣石和托勃莫來石，使得內(nèi)部結(jié)構更加密實，抗壓強度得以提高(正效應)[30]；同時，自由水、毛細水的相繼散失在試件內(nèi)部形成毛細裂縫和空隙，試件內(nèi)部不斷積聚的蒸汽壓對周圍固體介質(zhì)產(chǎn)生張力，促使裂縫擴展(負效應)[30-31]。

由試驗結(jié)果可知，在200 ℃高溫作用下，正效應占主導地位，導致UHPC宏觀上表現(xiàn)為立方體抗壓強度較常溫時明顯增強，其中，鋼渣骨料素UHPC(UHPC5)增強效果最顯著，高溫增強了鋼渣骨料素UHPC試件內(nèi)部結(jié)構的密實性，進而提高UHPC立方體抗壓強度。

UHPC3、UHPC4、UHPC6這3組試件在不同高溫作用后，立方體抗壓強度變化規(guī)律相似，整體上表現(xiàn)為高溫后立方體抗壓強度隨溫度的升高先增加后降低，具體表現(xiàn)有所差異。

摻入聚丙烯纖維UHPC在經(jīng)過600 ℃高溫作用后，仍保持著較高強度，而經(jīng)過800 ℃高溫作用后，UHPC3、UHPC4的立方體抗壓強度下降到40 MPa左右，強度損失嚴重。這是由于在400 ℃之前形成的溫度對UHPC強度正面效應繼續(xù)存在但停止增長，各種劣化因素持續(xù)增強，混凝土內(nèi)部結(jié)構密實性急劇下降。試件經(jīng)過800 ℃高溫作用后立方體抗壓強度隨溫度的升高改變緩慢，立方體抗壓強度相對值保持在30%左右，說明試件在經(jīng)過800 ℃高溫作用后，各種劣化因素增長緩慢。

UHPC6在1 000 ℃高溫作用后，立方體抗壓強度保持在112 MPa左右，仍具有常溫強度的67%，表現(xiàn)出了優(yōu)異的耐火性能。鋼渣表面粗糙，能改善高溫UHPC界面粘結(jié)性能，鋼渣作為細骨料具有較高的熱穩(wěn)定性且與水泥的化學成分相近，能緩解骨料與水泥漿體的熱不相容性，進而顯著改善UHPC高溫后力學性能[23]。可見鋼渣作為耐火骨料很好地解決了UHPC在高溫作用后強度急劇損失的問題，這為UHPC提高耐火性能提供了很好的思路。

2.3.2 UHPC高溫后壓縮破壞形態(tài) 表10為各系列UHPC在不同目標溫度作用后壓縮試件的破壞形態(tài)，從中可以看出，UHPC1在常溫下和200 ℃高溫作用后的受壓破壞形態(tài)相同，試件均發(fā)生了壓縮脆性破壞；UHPC5在200 ℃高溫作用后也發(fā)生了嚴重脆性破壞。而UHPC2在常溫下和200 ℃高溫作用后，均發(fā)生了裂紋累積塑性受壓破壞，破壞形態(tài)為典型的X交叉型剪切破壞，受壓破壞后無碎塊崩出，僅表面出現(xiàn)膨脹、掉渣、裂紋現(xiàn)象，試件仍保持良好的整體性。說明鋼纖維的粘結(jié)和橋接作用改善了UHPC的脆性。UHPC3在常溫下受壓破壞形態(tài)為延性破壞，說明常溫下聚丙烯纖維對UHPC具有阻裂作用。

表10 各系列UHPC不同溫度后壓縮破壞形態(tài)Table 10 Compression failure of UHPC at different temperatures

單摻聚丙烯纖維UHPC在200～600 ℃高溫作用后，由于聚丙烯纖維的熔解，UHPC內(nèi)部無纖維約束，試件均發(fā)生壓縮脆性破壞，且強度越高，脆性越大。在600 ℃以后，高溫損傷致使試件抗壓強度急劇下降, 因而受壓破壞脆性有所改善。

混雜纖維UHPC在常溫(25 ℃)～1 000 ℃高溫作用后，試件破壞均表現(xiàn)為裂紋累積塑性破壞，與UHPC3在不同溫度后的受壓破壞形態(tài)相比發(fā)生了很大變化。這主要是因為纖維復摻改變了UHPC高溫作用后試件受壓破壞形態(tài)。聚丙烯纖維在165 ℃熔解，在200 ℃高溫作用后聚丙烯纖維增強阻裂的積極作用已基本消失。在200～600 ℃高溫作用下，鋼纖維發(fā)揮橋接和阻裂作用，致使試件在受壓時仍能保持一個較為完整的形態(tài)，沒有發(fā)生壓縮脆性破壞。在800 ℃后，鋼纖維開始脫氧碳化，在1 000 ℃高溫作用后，鋼纖維對UHPC高溫積極作用基本喪失，試件破壞后形成上下相接的兩個椎體。

由表10對比發(fā)現(xiàn)，由于鋼渣骨料UHPC在高溫下具有更密實的分子結(jié)構，相對于石英砂骨料UHPC來說，高溫作用后的破壞程度更??；鋼渣骨料混雜纖維UHPC在高溫作用后力學性能最佳，這與2.3.1節(jié)得出的結(jié)論一致。

3 鋼渣骨料混雜纖維UHPC高溫后力學性能

鋼渣骨料混雜纖維(UHPC6)高溫力學性能以及對強度的維持能力較好，因此，分析了UHPC6在標準試驗立方體尺寸(150 mm×150 mm×150 mm)下不同溫度作用后的應力-應變曲線，并研究了最優(yōu)耐高溫UHPC尺寸效應對其殘余力學性能的影響。

3）在下入直徑 426mm管柱前，用 PTB—480校正鉆井并以兩套剛性依序增加的鉆具組臺修整[4]：

圖6為標準立方體試驗尺寸下材料UHPC6在不同溫度作用后的應力-應變曲線(應力、應變均取4個試件的平均值)。由于混雜纖維的加入改變了UHPC的脆性破壞，試驗均采集到了UHPC6-150不同溫度作用后受壓應力-應變曲線下降段，試件在壓縮過程中均發(fā)生了延性破壞，與UHPC6材料破壞形態(tài)一致。由圖6可知，隨著溫度的升高，UHPC6-150的立方體抗壓強度表現(xiàn)出先增加后降低的趨勢，臨界溫度為400 ℃。室溫～400 ℃高溫作用后，曲線峰值點隨溫度升高而升高，曲線下降段隨溫度升高而變陡，表明在經(jīng)過高溫后UHPC依然表現(xiàn)出強度越高脆性越大的特點。在600 ℃高溫后，峰值點開始下移，彈性模量開始下降，然而曲線下降段開始變緩，說明溫度超過600 ℃，鋼渣骨料混雜纖維UHPC經(jīng)過高溫作用后延性得到一定程度的發(fā)展；鋼纖維可以很好地緩解高溫后UHPC受壓脆性破壞。

圖6 UHPC6-150不同溫度后受壓應力-應變曲線Fig.6 Stress-strain curves of UHPC6-150 after different temperatures

由表11可知，該最優(yōu)耐高溫材料-鋼渣骨料混雜纖維UHPC具有尺寸效應，不同尺寸的試件在不同溫度作用下立方體抗壓強度明顯不同，然而，在不同溫度作用后，不同尺寸試件之間的強度轉(zhuǎn)化因子(即不同尺寸試件在相同溫度下的強度之比)基本一致，說明高溫對UHPC的強度轉(zhuǎn)換因子影響不大，對UHPC在高溫作用后的變化規(guī)律影響不大，這也證實了Yang等[20]的觀點。

表11 UHPC6不同尺寸試件的平均抗壓強度及轉(zhuǎn)化因子Table 11 Average compressive strength and transformation factor of specimens with different sizes MPa

注：UHPC6試件尺寸為50 mm×50 mm×50 mm；UHPC6-150試件尺寸為150 mm×150 mm×150 mm；轉(zhuǎn)化因子=UHPC6-150的強度/UHPC6的強度。

圖7為其他學者[19,32-33]研究UHPC在不同高溫作用后相對抗壓強度值。為了避免試件尺寸及用料配合比對結(jié)論的影響，對其他學者研究UHPC高溫作用后抗壓強度的結(jié)果進行歸一化處理，即相同條件下，UHPC高溫后抗壓強度與常溫抗壓強度的百分比。

圖7 UHPC相對抗壓強度與溫度的關系Fig.7 Relation between relative compressive strength and temperature of UHPC

由圖7可以看出，UHPC抗壓強度隨溫度的升高先上升后降低，這與本文中研究的規(guī)律相符。同時，該鋼渣骨料混雜纖維UHPC在1 000 ℃高溫作用后，殘余強度相對值達到67%；800 ℃高溫作用后，殘余強度相對值高達89%，比其他學者研究的UHPC在800℃高溫作用后殘余強度相對值高56%。由此可見，該鋼渣骨料混雜纖維UHPC性能優(yōu)越且在高溫作用后性能穩(wěn)定，具有較好的耐高溫性能。

4 結(jié)論

對168個UHPC試件進行了高溫加熱試驗，根據(jù)試驗現(xiàn)象及數(shù)據(jù)進行整理分析，得到以下結(jié)論：

1)單摻2%的鋼纖維不能抑制UHPC高溫爆裂行為；單摻2%的聚丙烯纖維阻止了試件高溫粉碎性爆裂；混摻2%聚丙烯纖維和1%鋼纖維有效地抑制了UHPC的高溫爆裂。

3)高溫作用后，UHPC立方體抗壓強度隨溫度的升高呈現(xiàn)先上升后降低的規(guī)律；在目標溫度超過600 ℃時，高溫增強了UHPC的延性。

4)鋼渣骨料混雜纖維UHPC具有優(yōu)異的高溫力學性能，其抗壓強度隨溫度變化表現(xiàn)相對穩(wěn)定。