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伴随我国建筑工业化的开展和建筑产业结构调整,混凝土结构建造方式由现浇结构体系向新型预制装配结构体系转变,传统的振捣成型混凝土（VCC）生产工艺和性能在新型结构体系的一些关键部位不能满足设计和施工要求,因此具有自密实性能和良好抗拉性能的复合型高性能混凝土需求迫切。自密实钢纤维混凝土（自密实SFRC）兼具自密实混凝土（SCC）的免振捣施工性能和传统钢纤维混凝土（SFRC）增强增韧的力学性能,是复合型高性能混凝土研究的热点之一。匹配的钢纤维-基体粘结性能、合理的配合比设计方法和完整的制备工艺、系统的机理研究是实现SFRC高效能化和工业化应用的基本条件。钢纤维混凝土的高效能化即汇集以下优良特性的高性能钢纤维混凝土:一是拌合物的高性能,具有免振捣自密实以及优异的黏聚性与保水性;二是施工过程中钢纤维保持良好的分布规律;三是硬化后的基本性能符合或优于现行《钢纤维混凝土》标准规定。本课题采用试验研究为主,数理统计为辅的方法,建立了自密实SFRC配合比设计方法体系,系统研究了钢纤维-自密实基体粘结性能、自密实SFRC的工作性能、力学特性和浇筑质量形体效应。所完成的具体研究工作和取得的主要成果如下:（1）采用钢纤维拔出试验,研究了不同基体强度、纤维类型、埋置长度、埋置角度的纤维-自密实基体粘结性能,根数叠加和角度混杂等纤维间交互作用对纤维-自密实基体粘结性能的影响,以及纤维-自密实基体粘结性能的时变特性。结果表明:纤维粘结性能、纤维抗拉强度和基体强度之间存在匹配关系;纤维对基体的增强效果受纤维类型、埋置角度和纤维间距的影响;端钩型纤维在构件正常使用阶段具有优异的裂缝限制性能;波浪型纤维在构件极限承载阶段具有良好的粘结耗能。养护龄期对纤维与自密实基体的粘结性能影响的本质是基体强度的增长。机制砂基体在抗折强度和纤维-基体粘结性能方面均优于标准砂基体。基于试验结果,量化了垂直埋置纤维的极限粘结强度、剩余粘结强度、峰值位移与基体抗折强度的关系,提出了考虑埋置角度影响的倾斜端钩型纤维和波浪型纤维极限粘结强度和峰值位移的预测公式。（2）结合自密实SFRC配合比、抗压强度和抗拉强度试验数据统计和纤维-骨料骨架堆积试验,确定了自密实SFRC水胶比与抗压强度关系,量化了纤维含量特征值分别与抗拉强度、纤维-骨架空隙率、最优砂率的关系,提出了自密实SFRC配合比直接设计法。基于配合比直接设计法和增大用水量设计法分别制作不同纤维类型和掺量的自密实SFRC,进行工作性能和基本力学性能测试。综合考虑工作性能、密度、力学特性等各方面结果,自密实SFRC配合比直接设计法对钢纤维含量特征值的包容性显著优于增大用水量法。SCC拌合物坍落扩展度及流动时间T500的测试方法和指标适于评定自密实SFRC填充性。以2倍纤维长度为圆钢间距的变间距J环坍落扩展度试验和SCC间隙通过性指标适于评定自密实SFRC的间隙通过性。SCC规范中建议的振动离析率试验结合修正的振动离析率指标等同于静态离析试验结果,适于评价自密实SFRC的抗离析性能。（3）采用配合比直接设计法制作自密实SFRC标准试件,进行长期抗压强度、劈裂抗拉强度和受弯性能的试验研究。结果表明,钢纤维的加入不利于龄期小于90d的抗压强度,有益于龄期大于90d的抗压强度。钢纤维对自密实SFRC抗拉性能的增强效果受纤维含量特征值和基体强度的共同影响,钢纤维在不同龄期和水胶比的混凝土中增强效果不同。自密实SFRC的劈裂抗拉强度、微开裂后的弯拉性能和弯曲韧度均与钢纤维含量特征值正相关。基于试验结果,建立了自密实SFRC、SCC和VCC的长期抗压强度预测模型,自密实SFRC弯拉强度、第1剩余弯拉强度、第2剩余弯拉强度预测模型,自密实SFRC弯拉荷载-挠度曲线分段预测模型。各预测模型与试验结果符合良好,具有良好的预测精度。（4）设计并制作中心浇筑的一维梁式构件和二维圆形板式构件,进行切割、纤维统计和力学性能测试,研究构件中不同位置处纤维的分布形态、抗压强度和受弯性能。结果表明,自密实SFRC在梁式和板式构件中的施工性能和力学特性均满足设计要求。梁式构件中纤维多平行于模板和流动方向分布。板式构件中随流动距离的增大纤维倾向于垂直于流动方向分布,切向纤维分布律随流动距离增大线性增加,径向纤维分布律随流动距离增大线性减小,纤维总分布律不受流动距离影响。纤维的加入改善了梁式和板式构件受压力学特性的均匀性,且改善程度随纤维掺量增加而增大。梁式构件中自密实SFRC沿流动方向的弯拉性能和板式构件中自密实SFRC垂直于流动方向的弯拉性能在正常使用阶段与伴随成型试件相当,在极限承载力阶段优于伴随成型试件。标准试件的弯拉强度和第1剩余弯拉强度与纤维有效含量特征值λte的关系模型适于梁式构件和板式构件不同位置处弯拉性能预测。考虑纤维分布特性,自密实SFRC一维梁式构件施工浇筑口宜布置在弯矩较小的位置,二维构件的浇筑口位置和流动方向的设计需考虑抗弯性能的方向性。基于试验结果,量化了板式构件中自密实SFRC切向纤维和径向纤维含量特征值和流动距离的关系。