NiTi合金纖維賦能高性能混凝土：力學(xué)性能與微觀結(jié)構(gòu)的深度剖析

NiTi合金纖維賦能高性能混凝土：力學(xué)性能與微觀結(jié)構(gòu)的深度剖析一、引言1.1研究背景與意義混凝土作為土木工程領(lǐng)域中應(yīng)用最為廣泛的建筑材料之一，在各類基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。從高樓大廈到橋梁道路，從水利設(shè)施到地下工程，混凝土無(wú)處不在。隨著現(xiàn)代工程建設(shè)向大跨、高層、重載以及惡劣環(huán)境等方向發(fā)展，對(duì)混凝土性能提出了更為嚴(yán)苛的要求，高性能混凝土應(yīng)運(yùn)而生。高性能混凝土（HighPerformanceConcrete，HPC）以耐久性作為首要設(shè)計(jì)指標(biāo)，同時(shí)兼顧高強(qiáng)度、高工作性和高體積穩(wěn)定性。與普通混凝土相比，高性能混凝土具有顯著優(yōu)勢(shì)。在耐久性方面，北海近海鉆井平臺(tái)AlexanderKjell號(hào)因混凝土耐久性不足，在1980年3月27日突然倒塌，造成123人死亡的惡性事故；切爾諾貝利核電站也由于鋼筋混凝土耐久性不夠，導(dǎo)致泄漏并出現(xiàn)大面積放射性污染，生態(tài)環(huán)境遭受嚴(yán)重破壞。這些慘痛的案例表明，混凝土耐久性至關(guān)重要，高性能混凝土憑借其低滲透性、高抗化學(xué)腐蝕性等特點(diǎn)，能夠有效抵抗外界有害介質(zhì)的侵蝕，大大延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的使用壽命。在強(qiáng)度方面，其較高的抗壓強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度使其能夠承受更大的荷載，滿足大跨、高層等結(jié)構(gòu)的承載需求，如英國(guó)在煤礦井壁襯砌工程中采用強(qiáng)度高達(dá)100MPa的高性能混凝土來(lái)抵抗很高的水壓力；美國(guó)芝加哥在城市建設(shè)中使用強(qiáng)度等級(jí)為C95的大坍落度高性能混凝土，加快了施工速度，提高了工程質(zhì)量。在工作性方面，高性能混凝土具有良好的流動(dòng)性、粘聚性和自密實(shí)性，便于施工操作，能夠確?；炷猎趶?fù)雜模板和鋼筋密集區(qū)域的均勻填充和密實(shí)成型，減少施工過(guò)程中的振搗作業(yè)，提高施工效率和質(zhì)量。然而，高性能混凝土也存在一些局限性。盡管其強(qiáng)度和耐久性有所提升，但在某些極端條件下，如強(qiáng)震、沖擊荷載作用下，仍可能發(fā)生脆性破壞，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的嚴(yán)重?fù)p傷甚至倒塌；高性能混凝土的原材料成本相對(duì)較高，生產(chǎn)過(guò)程對(duì)原材料質(zhì)量和配合比控制要求嚴(yán)格，增加了生產(chǎn)成本，限制了其在一些對(duì)成本敏感的工程中的廣泛應(yīng)用。為了進(jìn)一步提升高性能混凝土的性能，纖維增強(qiáng)技術(shù)成為研究熱點(diǎn)。在眾多纖維材料中，NiTi合金纖維因其獨(dú)特的形狀記憶效應(yīng)和超彈性效應(yīng)脫穎而出。形狀記憶效應(yīng)使得NiTi合金纖維在受力變形后，當(dāng)溫度或應(yīng)力條件改變時(shí)，能夠恢復(fù)到初始形狀；超彈性效應(yīng)則使其在彈性變形范圍內(nèi)能夠承受較大的應(yīng)變而不發(fā)生永久變形。這些特性賦予了NiTi合金纖維高性能混凝土諸多優(yōu)勢(shì)。在力學(xué)性能方面，研究表明，NiTi合金纖維高性能混凝土的抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和抗折性能均高于鋼纖維高性能混凝土。當(dāng)纖維長(zhǎng)度及纖維摻量不斷增加時(shí)，NiTi合金纖維增強(qiáng)混凝土的抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度及抗折強(qiáng)度呈現(xiàn)不斷增加的趨勢(shì)，這為提高混凝土結(jié)構(gòu)的承載能力和抗變形能力提供了有力支持。在裂縫控制方面，NiTi合金纖維能夠有效分散混凝土內(nèi)部的應(yīng)力集中，抑制裂縫的產(chǎn)生和擴(kuò)展，提高混凝土的抗裂性能。當(dāng)混凝土受到荷載或溫度變化等因素影響時(shí)，NiTi合金纖維可以通過(guò)自身的變形來(lái)吸收能量，阻止裂縫的進(jìn)一步發(fā)展，從而延長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命。在耐久性方面，NiTi合金纖維具有良好的抗腐蝕性，能夠在惡劣環(huán)境下保持性能穩(wěn)定，增強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。在海洋環(huán)境中，混凝土結(jié)構(gòu)經(jīng)常受到海水的侵蝕，NiTi合金纖維可以有效抵抗氯離子的侵蝕，保護(hù)混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部鋼筋，提高結(jié)構(gòu)的耐久性。綜上所述，開(kāi)展NiTi合金纖維高性能混凝土力學(xué)性能及微觀結(jié)構(gòu)研究具有重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。從理論層面來(lái)看，深入研究NiTi合金纖維與高性能混凝土之間的相互作用機(jī)制，有助于揭示材料微觀結(jié)構(gòu)與宏觀性能之間的內(nèi)在聯(lián)系，豐富和完善混凝土材料科學(xué)理論體系。從實(shí)際應(yīng)用角度出發(fā)，通過(guò)優(yōu)化NiTi合金纖維的摻量、長(zhǎng)度和分布方式等參數(shù)，可以開(kāi)發(fā)出性能更優(yōu)異的NiTi合金纖維高性能混凝土，為海洋工程、高層建筑、橋梁等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提供更可靠的建筑材料，提高工程結(jié)構(gòu)的安全性、耐久性和經(jīng)濟(jì)性，推動(dòng)土木工程領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀在高性能混凝土的研究領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)外學(xué)者已進(jìn)行了大量工作，取得了一系列成果。國(guó)外方面，美國(guó)、日本、歐洲等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)起步較早，在高性能混凝土的基礎(chǔ)理論、制備技術(shù)和工程應(yīng)用方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。美國(guó)在高性能混凝土的研究和應(yīng)用方面處于世界領(lǐng)先地位，其在橋梁、高層建筑等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用高性能混凝土，并制定了相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。日本則在高性能混凝土的耐久性研究方面成果顯著，通過(guò)優(yōu)化原材料選擇和配合比設(shè)計(jì)，提高混凝土抵抗海水、化學(xué)侵蝕等惡劣環(huán)境的能力。歐洲一些國(guó)家在高性能混凝土的微觀結(jié)構(gòu)研究方面深入細(xì)致，運(yùn)用先進(jìn)的測(cè)試技術(shù)，如掃描電鏡（SEM）、壓汞儀（MIP）等，揭示混凝土微觀結(jié)構(gòu)與宏觀性能之間的關(guān)系。國(guó)內(nèi)對(duì)高性能混凝土的研究始于20世紀(jì)90年代，近年來(lái)取得了長(zhǎng)足的發(fā)展。眾多高校和科研機(jī)構(gòu)開(kāi)展了高性能混凝土的相關(guān)研究，在原材料選擇、配合比優(yōu)化、性能測(cè)試與評(píng)價(jià)等方面取得了一系列成果。在原材料方面，研究了不同品種水泥、礦物摻合料（如粉煤灰、礦渣、硅灰等）和外加劑（如高效減水劑、引氣劑等）對(duì)高性能混凝土性能的影響；在配合比優(yōu)化方面，通過(guò)正交試驗(yàn)、響應(yīng)面分析等方法，建立了高性能混凝土配合比與性能之間的數(shù)學(xué)模型，為配合比設(shè)計(jì)提供了科學(xué)依據(jù)；在性能測(cè)試與評(píng)價(jià)方面，制定了一系列相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，如《高性能混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》（CECS207-2006）等，規(guī)范了高性能混凝土的性能測(cè)試方法和評(píng)價(jià)指標(biāo)。對(duì)于NiTi合金纖維增強(qiáng)高性能混凝土，國(guó)外學(xué)者率先開(kāi)展研究。他們通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了NiTi合金纖維對(duì)高性能混凝土力學(xué)性能的影響，發(fā)現(xiàn)NiTi合金纖維能夠顯著提高混凝土的抗拉強(qiáng)度和抗裂性能，且隨著纖維摻量的增加，增強(qiáng)效果更加明顯。在微觀結(jié)構(gòu)研究方面，利用SEM、TEM等微觀測(cè)試技術(shù)，觀察NiTi合金纖維與混凝土基體之間的界面結(jié)合情況，分析纖維在混凝土中的分布狀態(tài)及其對(duì)微觀結(jié)構(gòu)的影響機(jī)制。國(guó)內(nèi)對(duì)NiTi合金纖維高性能混凝土的研究也逐漸增多。一些學(xué)者通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了不同纖維摻量、纖維長(zhǎng)度對(duì)混凝土力學(xué)性能的影響規(guī)律，發(fā)現(xiàn)當(dāng)纖維摻量和長(zhǎng)度在一定范圍內(nèi)時(shí)，混凝土的抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度均有不同程度的提高。在微觀結(jié)構(gòu)研究方面，采用XRD、FT-IR等分析技術(shù)，研究NiTi合金纖維與混凝土基體之間的化學(xué)反應(yīng)，探討纖維增強(qiáng)混凝土的微觀增強(qiáng)機(jī)理。然而，當(dāng)前對(duì)于NiTi合金纖維高性能混凝土的研究仍存在一些不足。在力學(xué)性能研究方面，多數(shù)研究集中在常溫下的力學(xué)性能，對(duì)高溫、低溫、疲勞等特殊工況下的力學(xué)性能研究較少；對(duì)于不同纖維摻量、長(zhǎng)度和分布方式對(duì)混凝土力學(xué)性能的綜合影響研究不夠深入，缺乏系統(tǒng)性的理論分析和數(shù)學(xué)模型。在微觀結(jié)構(gòu)研究方面，雖然對(duì)NiTi合金纖維與混凝土基體的界面結(jié)合情況有了一定的認(rèn)識(shí)，但對(duì)于纖維在混凝土內(nèi)部的應(yīng)力傳遞機(jī)制、微觀裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展過(guò)程等方面的研究還不夠深入；微觀結(jié)構(gòu)與宏觀性能之間的定量關(guān)系尚未完全建立，難以從微觀角度準(zhǔn)確預(yù)測(cè)混凝土的宏觀性能。在工程應(yīng)用方面，NiTi合金纖維高性能混凝土的制備工藝和施工技術(shù)還不夠成熟，缺乏相關(guān)的工程應(yīng)用案例和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，限制了其在實(shí)際工程中的推廣應(yīng)用。1.3研究目的與內(nèi)容本研究旨在深入探究NiTi合金纖維高性能混凝土的力學(xué)性能及微觀結(jié)構(gòu)，通過(guò)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究和理論分析，揭示NiTi合金纖維對(duì)高性能混凝土性能的影響機(jī)制，為其在實(shí)際工程中的應(yīng)用提供堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)和技術(shù)支持。具體研究?jī)?nèi)容主要涵蓋以下幾個(gè)方面：NiTi合金纖維高性能混凝土力學(xué)性能測(cè)試：通過(guò)抗壓試驗(yàn)，采用標(biāo)準(zhǔn)的壓力試驗(yàn)機(jī)，按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)（如《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50081-2019），對(duì)不同纖維摻量（如0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%）、不同纖維長(zhǎng)度（如10mm、20mm、30mm、40mm、50mm）的NiTi合金纖維高性能混凝土試件進(jìn)行抗壓強(qiáng)度測(cè)試，分析纖維摻量和長(zhǎng)度對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響規(guī)律。通過(guò)抗拉試驗(yàn)，運(yùn)用直接拉伸試驗(yàn)裝置或劈裂抗拉試驗(yàn)方法，依據(jù)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)試不同配合比混凝土試件的抗拉強(qiáng)度，研究纖維參數(shù)對(duì)抗拉性能的作用機(jī)制。通過(guò)抗折試驗(yàn)，利用三點(diǎn)彎曲或四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)裝置，對(duì)試件施加彎曲荷載，記錄破壞荷載和變形情況，分析NiTi合金纖維對(duì)混凝土抗折強(qiáng)度和彎曲韌性的影響。此外，還將開(kāi)展疲勞試驗(yàn)，模擬混凝土結(jié)構(gòu)在實(shí)際工程中承受的循環(huán)荷載，研究NiTi合金纖維高性能混凝土的疲勞性能，分析疲勞壽命與纖維摻量、長(zhǎng)度等因素的關(guān)系。NiTi合金纖維高性能混凝土微觀結(jié)構(gòu)分析：運(yùn)用掃描電子顯微鏡（SEM），對(duì)混凝土試件的微觀形貌進(jìn)行觀察，分析NiTi合金纖維與混凝土基體之間的界面結(jié)合情況，研究纖維在混凝土中的分布狀態(tài)，觀察纖維周圍是否存在孔隙、裂縫等缺陷，以及這些微觀結(jié)構(gòu)特征對(duì)混凝土宏觀性能的影響。借助壓汞儀（MIP），測(cè)量混凝土內(nèi)部孔隙的大小、分布和孔隙率，分析纖維摻量和長(zhǎng)度對(duì)混凝土孔隙結(jié)構(gòu)的影響，探討孔隙結(jié)構(gòu)與混凝土力學(xué)性能、耐久性之間的關(guān)系。利用X射線衍射（XRD）技術(shù)，分析混凝土內(nèi)部的物相組成，研究NiTi合金纖維與混凝土基體之間是否發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，以及化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物對(duì)混凝土微觀結(jié)構(gòu)和性能的影響。NiTi合金纖維高性能混凝土力學(xué)性能與微觀結(jié)構(gòu)關(guān)系探討：基于力學(xué)性能測(cè)試和微觀結(jié)構(gòu)分析結(jié)果，建立微觀結(jié)構(gòu)參數(shù)（如纖維與基體的界面粘結(jié)強(qiáng)度、孔隙率、纖維分布均勻性等）與宏觀力學(xué)性能（如抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、疲勞壽命等）之間的定量關(guān)系模型。運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法和數(shù)值模擬技術(shù)，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性和可靠性，深入揭示NiTi合金纖維高性能混凝土力學(xué)性能的微觀作用機(jī)制。1.4研究方法與技術(shù)路線本研究綜合運(yùn)用實(shí)驗(yàn)研究、微觀測(cè)試和理論分析等多種方法，全面深入地探究NiTi合金纖維高性能混凝土的力學(xué)性能及微觀結(jié)構(gòu)。在實(shí)驗(yàn)研究方面，嚴(yán)格遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，如《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50081-2019），開(kāi)展NiTi合金纖維高性能混凝土的力學(xué)性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)。通過(guò)精心設(shè)計(jì)不同纖維摻量（0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%）和不同纖維長(zhǎng)度（10mm、20mm、30mm、40mm、50mm）的配合比，制備出一系列混凝土試件。使用標(biāo)準(zhǔn)的壓力試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行抗壓試驗(yàn)，運(yùn)用直接拉伸試驗(yàn)裝置或劈裂抗拉試驗(yàn)方法進(jìn)行抗拉試驗(yàn)，借助三點(diǎn)彎曲或四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)裝置開(kāi)展抗折試驗(yàn)，模擬實(shí)際工程中的循環(huán)荷載進(jìn)行疲勞試驗(yàn)，系統(tǒng)地測(cè)試不同配合比混凝土試件的抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度和疲勞壽命等力學(xué)性能指標(biāo)，深入分析纖維摻量和長(zhǎng)度對(duì)混凝土力學(xué)性能的影響規(guī)律。在微觀測(cè)試方面，采用先進(jìn)的微觀測(cè)試技術(shù)，對(duì)NiTi合金纖維高性能混凝土的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面分析。運(yùn)用掃描電子顯微鏡（SEM），仔細(xì)觀察混凝土試件的微觀形貌，深入分析NiTi合金纖維與混凝土基體之間的界面結(jié)合情況，精確研究纖維在混凝土中的分布狀態(tài)，敏銳捕捉纖維周圍是否存在孔隙、裂縫等缺陷，以及這些微觀結(jié)構(gòu)特征對(duì)混凝土宏觀性能的影響。利用壓汞儀（MIP），準(zhǔn)確測(cè)量混凝土內(nèi)部孔隙的大小、分布和孔隙率，深入分析纖維摻量和長(zhǎng)度對(duì)混凝土孔隙結(jié)構(gòu)的影響，深入探討孔隙結(jié)構(gòu)與混凝土力學(xué)性能、耐久性之間的關(guān)系。借助X射線衍射（XRD）技術(shù)，精準(zhǔn)分析混凝土內(nèi)部的物相組成，深入研究NiTi合金纖維與混凝土基體之間是否發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，以及化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物對(duì)混凝土微觀結(jié)構(gòu)和性能的影響。在理論分析方面，基于力學(xué)性能測(cè)試和微觀結(jié)構(gòu)分析的結(jié)果，運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法和數(shù)值模擬技術(shù)，建立微觀結(jié)構(gòu)參數(shù)（如纖維與基體的界面粘結(jié)強(qiáng)度、孔隙率、纖維分布均勻性等）與宏觀力學(xué)性能（如抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、疲勞壽命等）之間的定量關(guān)系模型。通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的深入分析和處理，驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性和可靠性，深入揭示NiTi合金纖維高性能混凝土力學(xué)性能的微觀作用機(jī)制。技術(shù)路線如圖1-1所示，首先明確研究目的與內(nèi)容，進(jìn)行文獻(xiàn)調(diào)研，了解國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，在此基礎(chǔ)上確定實(shí)驗(yàn)方案，包括原材料選擇、配合比設(shè)計(jì)等。接著開(kāi)展力學(xué)性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)和微觀結(jié)構(gòu)分析實(shí)驗(yàn)，獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。然后對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理與分析，建立力學(xué)性能與微觀結(jié)構(gòu)關(guān)系模型，并進(jìn)行驗(yàn)證與優(yōu)化。最后總結(jié)研究成果，撰寫(xiě)論文，提出展望。[此處插入技術(shù)路線圖1-1]二、NiTi合金纖維與高性能混凝土概述2.1NiTi合金纖維特性2.1.1化學(xué)成分與微觀組織NiTi合金纖維主要由鎳（Ni）和鈦（Ti）兩種元素組成，二者的原子百分比接近1:1。典型的NiTi合金中，鎳的含量通常在54%-57%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）之間，其余為鈦。這種精確的成分比例是NiTi合金展現(xiàn)出獨(dú)特形狀記憶效應(yīng)和超彈性的關(guān)鍵因素。微量的其他元素，如鐵（Fe）、銅（Cu）、鉻（Cr）等，其含量通常低于1%，這些微量元素的存在可以在一定程度上調(diào)整合金的性能，如改變相變溫度、提高耐腐蝕性等。從微觀組織角度來(lái)看，NiTi合金在不同溫度下會(huì)呈現(xiàn)出不同的晶體結(jié)構(gòu)。在高溫狀態(tài)下，合金處于奧氏體相，其晶體結(jié)構(gòu)為有序的立方晶格（B2結(jié)構(gòu)），這種結(jié)構(gòu)具有較高的對(duì)稱性和穩(wěn)定性。當(dāng)溫度降低到一定程度時(shí)，合金會(huì)發(fā)生馬氏體相變，轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體相，其晶體結(jié)構(gòu)變?yōu)閱涡本Ц瘢˙19'結(jié)構(gòu)）。這種晶體結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變是NiTi合金形狀記憶效應(yīng)和超彈性的微觀基礎(chǔ)。在馬氏體相中，還存在著多種微觀結(jié)構(gòu)特征，如孿晶、位錯(cuò)等。孿晶是馬氏體相變過(guò)程中形成的一種特殊晶體結(jié)構(gòu)，它可以在不改變晶體化學(xué)成分的情況下，通過(guò)原子的切變方式形成。孿晶的存在對(duì)NiTi合金的力學(xué)性能和形狀記憶效應(yīng)有著重要影響，它可以使合金在受力時(shí)發(fā)生可逆的變形，從而實(shí)現(xiàn)形狀記憶功能。位錯(cuò)是晶體中的一種線缺陷，它的存在會(huì)影響合金的強(qiáng)度和塑性。在NiTi合金中，位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)和交互作用與馬氏體相變密切相關(guān)，對(duì)合金的性能也產(chǎn)生著重要影響。2.1.2力學(xué)性能特點(diǎn)NiTi合金纖維具有高強(qiáng)度特性，其抗拉強(qiáng)度一般在800-1100MPa之間，這使得它在增強(qiáng)混凝土力學(xué)性能方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。當(dāng)NiTi合金纖維加入到混凝土中后，在混凝土承受荷載時(shí)，纖維能夠承擔(dān)一部分拉應(yīng)力，從而提高混凝土的抗拉能力。在混凝土結(jié)構(gòu)受到拉伸作用時(shí)，NiTi合金纖維可以有效地阻止裂縫的產(chǎn)生和擴(kuò)展，提高結(jié)構(gòu)的承載能力。超彈性是NiTi合金纖維的另一重要力學(xué)性能。在室溫下，當(dāng)NiTi合金纖維受到外力作用時(shí)，會(huì)發(fā)生較大的彈性變形，其應(yīng)變可達(dá)到6%-8%，且在卸載后能夠完全恢復(fù)到初始形狀，不產(chǎn)生永久變形。這種超彈性特性使得NiTi合金纖維高性能混凝土在受到?jīng)_擊荷載或振動(dòng)荷載時(shí)，能夠通過(guò)纖維的彈性變形吸收能量，減少混凝土結(jié)構(gòu)的損傷。在地震等自然災(zāi)害發(fā)生時(shí)，結(jié)構(gòu)會(huì)受到強(qiáng)烈的沖擊和振動(dòng)，NiTi合金纖維高性能混凝土中的纖維可以利用其超彈性，有效地緩沖和吸收能量，保護(hù)結(jié)構(gòu)的安全。形狀記憶效應(yīng)是NiTi合金纖維最為獨(dú)特的性能之一。當(dāng)NiTi合金纖維在低溫馬氏體相狀態(tài)下發(fā)生變形后，通過(guò)加熱使其溫度升高到奧氏體相變結(jié)束溫度（Af）以上，纖維能夠恢復(fù)到變形前的初始形狀。這種特性在混凝土結(jié)構(gòu)中具有重要應(yīng)用價(jià)值，例如在混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫后，通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加熱，NiTi合金纖維可以恢復(fù)形狀，從而對(duì)裂縫產(chǎn)生一定的擠壓作用，促使裂縫閉合，提高混凝土結(jié)構(gòu)的自修復(fù)能力。在一些對(duì)結(jié)構(gòu)完整性要求較高的工程中，如核電站、橋梁等，NiTi合金纖維的形狀記憶效應(yīng)可以為結(jié)構(gòu)的安全提供額外的保障。2.1.3與其他纖維的性能對(duì)比與鋼纖維相比，NiTi合金纖維在力學(xué)性能方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。鋼纖維的抗拉強(qiáng)度雖然也較高，一般在380-3000MPa之間，但鋼纖維不具備超彈性和形狀記憶效應(yīng)。在混凝土結(jié)構(gòu)受到反復(fù)荷載作用時(shí)，鋼纖維混凝土容易出現(xiàn)疲勞損傷，而NiTi合金纖維高性能混凝土由于纖維的超彈性，可以更好地承受反復(fù)荷載，減少疲勞損傷的發(fā)生。在橋梁結(jié)構(gòu)中，車輛的頻繁通行會(huì)對(duì)橋梁產(chǎn)生反復(fù)荷載，NiTi合金纖維高性能混凝土可以有效提高橋梁的抗疲勞性能，延長(zhǎng)橋梁的使用壽命。在耐腐蝕性方面，鋼纖維在潮濕環(huán)境或有侵蝕性介質(zhì)的環(huán)境中容易生銹，從而降低其增強(qiáng)效果和混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，而NiTi合金纖維具有良好的耐腐蝕性，能夠在惡劣環(huán)境下保持性能穩(wěn)定，增強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。在海洋環(huán)境中，鋼纖維容易受到海水的侵蝕，而NiTi合金纖維可以有效抵抗氯離子的侵蝕，保護(hù)混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部鋼筋，提高結(jié)構(gòu)的耐久性。與聚丙烯纖維相比，NiTi合金纖維的強(qiáng)度優(yōu)勢(shì)明顯。聚丙烯纖維的強(qiáng)度相對(duì)較低，其主要作用是提高混凝土的抗裂性能和韌性，在增強(qiáng)混凝土的抗拉、抗壓強(qiáng)度方面效果不如NiTi合金纖維。聚丙烯纖維的抗拉強(qiáng)度一般在300-700MPa之間，而NiTi合金纖維的抗拉強(qiáng)度可達(dá)800-1100MPa。在對(duì)強(qiáng)度要求較高的混凝土結(jié)構(gòu)中，如高層建筑的框架結(jié)構(gòu)、大型水利工程的大壩等，NiTi合金纖維能夠更好地滿足工程需求。NiTi合金纖維的超彈性和形狀記憶效應(yīng)也是聚丙烯纖維所不具備的，這使得NiTi合金纖維高性能混凝土在應(yīng)對(duì)復(fù)雜受力情況和結(jié)構(gòu)變形時(shí)具有更好的適應(yīng)性。在一些需要適應(yīng)溫度變化或變形較大的結(jié)構(gòu)中，NiTi合金纖維高性能混凝土可以通過(guò)纖維的形狀記憶效應(yīng)和超彈性，有效調(diào)整結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布，保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。二、NiTi合金纖維與高性能混凝土概述2.2高性能混凝土基本性能2.2.1原材料與配合比設(shè)計(jì)高性能混凝土的原材料包括水泥、骨料、礦物摻合料、外加劑和水。水泥通常選用強(qiáng)度等級(jí)不低于42.5的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，其質(zhì)量需符合《通用硅酸鹽水泥》（GB175-2007）的規(guī)定。優(yōu)質(zhì)水泥能夠?yàn)榛炷撂峁┓€(wěn)定的強(qiáng)度和良好的耐久性基礎(chǔ)。骨料分為粗骨料和細(xì)骨料，粗骨料一般采用連續(xù)級(jí)配的碎石，其最大粒徑不宜大于25mm，針片狀顆粒含量應(yīng)不超過(guò)5%，含泥量不超過(guò)1%，泥塊含量不超過(guò)0.5%，以保證混凝土的強(qiáng)度和工作性能；細(xì)骨料宜選用中砂，其細(xì)度模數(shù)在2.3-3.0之間，含泥量不超過(guò)3%，泥塊含量不超過(guò)1%，為混凝土提供良好的填充和工作性能。礦物摻合料常用的有粉煤灰、礦渣粉和硅灰等。粉煤灰應(yīng)符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB/T1596-2017）的規(guī)定，其等級(jí)不低于Ⅱ級(jí)，可改善混凝土的工作性能和耐久性，降低水化熱；礦渣粉需滿足《用于水泥和混凝土中的?；郀t礦渣粉》（GB/T18046-2017）的要求，能提高混凝土的后期強(qiáng)度和耐久性；硅灰應(yīng)符合《砂漿和混凝土用硅灰》（GB/T27690-2011）的標(biāo)準(zhǔn)，可顯著提高混凝土的強(qiáng)度和密實(shí)性。外加劑主要有高效減水劑、引氣劑等。高效減水劑可減少混凝土的用水量，提高混凝土的強(qiáng)度和工作性能，其減水率一般不低于20%；引氣劑能引入微小氣泡，改善混凝土的抗凍性和耐久性，含氣量一般控制在3%-6%。水應(yīng)符合《混凝土用水標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ63-2006）的要求，不得含有影響混凝土性能的有害物質(zhì)。高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)遵循低水膠比、合理漿骨比和砂率的原則。水膠比一般控制在0.3-0.4之間，以降低混凝土的滲透性，提高耐久性；漿骨比通常在0.3-0.45之間，保證混凝土具有良好的工作性和體積穩(wěn)定性；砂率根據(jù)粗骨料的種類和粒徑、細(xì)骨料的細(xì)度模數(shù)等因素確定，一般在35%-45%之間。配合比設(shè)計(jì)方法主要采用絕對(duì)體積法或假定容重法。絕對(duì)體積法是根據(jù)混凝土中各組成材料的絕對(duì)體積之和等于混凝土的總體積來(lái)計(jì)算配合比；假定容重法是先假定混凝土的表觀密度，再根據(jù)各組成材料的質(zhì)量之和等于混凝土的總質(zhì)量來(lái)計(jì)算配合比。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，還需通過(guò)試配和調(diào)整，確?；炷恋母黜?xiàng)性能滿足設(shè)計(jì)要求。例如，通過(guò)調(diào)整外加劑的摻量來(lái)改善混凝土的工作性能，通過(guò)增加礦物摻合料的用量來(lái)提高混凝土的耐久性。2.2.2工作性能高性能混凝土的工作性能主要包括流動(dòng)性、粘聚性和保水性。流動(dòng)性是指混凝土在自重或機(jī)械振搗作用下，能夠流動(dòng)并均勻填充模板的能力。高性能混凝土通常具有較高的流動(dòng)性，其坍落度一般在180-220mm之間，擴(kuò)展度在500-600mm之間，能夠滿足泵送、自密實(shí)等施工要求。在高層建筑的泵送施工中，高性能混凝土的高流動(dòng)性可以保證混凝土順利輸送到指定位置，提高施工效率。粘聚性是指混凝土各組成材料之間具有一定的粘聚力，在施工過(guò)程中不致發(fā)生分層和離析現(xiàn)象。高性能混凝土通過(guò)合理的配合比設(shè)計(jì)和外加劑的使用，具有良好的粘聚性，使得混凝土在運(yùn)輸和澆筑過(guò)程中保持均勻穩(wěn)定。保水性是指混凝土保持內(nèi)部水分的能力，防止水分在施工過(guò)程中滲出。高性能混凝土的保水性良好，不易出現(xiàn)泌水現(xiàn)象，可保證混凝土的均勻性和強(qiáng)度發(fā)展。良好的保水性可以避免混凝土表面出現(xiàn)浮漿和砂紋，提高混凝土的外觀質(zhì)量。工作性能對(duì)混凝土的施工質(zhì)量有著至關(guān)重要的影響。如果流動(dòng)性不足，混凝土難以填充模板，容易出現(xiàn)蜂窩、麻面等缺陷；粘聚性差會(huì)導(dǎo)致混凝土分層離析，影響結(jié)構(gòu)的整體性；保水性不好則會(huì)使混凝土表面失水過(guò)快，產(chǎn)生干縮裂縫，降低混凝土的耐久性。因此，在施工過(guò)程中，需要嚴(yán)格控制高性能混凝土的工作性能，確保施工質(zhì)量。2.2.3力學(xué)性能與耐久性高性能混凝土具有較高的抗壓強(qiáng)度，其強(qiáng)度等級(jí)一般在C50及以上，甚至可達(dá)C100及更高。在實(shí)際工程中，C60高性能混凝土常用于高層建筑的框架柱、梁等結(jié)構(gòu)構(gòu)件，能夠承受較大的荷載，保證結(jié)構(gòu)的安全性?？估瓘?qiáng)度相對(duì)普通混凝土也有顯著提高，雖然其抗拉強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度之比較低，但通過(guò)合理的配合比設(shè)計(jì)和纖維增強(qiáng)等措施，可以有效提高其抗拉性能。在一些對(duì)結(jié)構(gòu)抗拉性能要求較高的工程中，如大跨度橋梁的受拉構(gòu)件，采用高性能混凝土并添加纖維可以提高結(jié)構(gòu)的抗拉能力，防止裂縫的產(chǎn)生和擴(kuò)展。耐久性是高性能混凝土的重要性能指標(biāo)，其抗?jié)B性、抗凍性、抗化學(xué)侵蝕性等均優(yōu)于普通混凝土?？?jié)B性方面，高性能混凝土的抗?jié)B等級(jí)一般可達(dá)P12以上，通過(guò)降低水膠比、添加礦物摻合料等措施，有效減少混凝土內(nèi)部的孔隙，提高密實(shí)度，從而降低滲透系數(shù)。在地下工程中，高性能混凝土的高抗?jié)B性可以防止地下水的滲透，保護(hù)結(jié)構(gòu)的安全?？箖鲂粤己?，能在多次凍融循環(huán)后仍保持結(jié)構(gòu)的完整性和性能穩(wěn)定，通過(guò)引氣劑引入微小氣泡，緩解凍脹應(yīng)力，提高抗凍能力。在寒冷地區(qū)的水工結(jié)構(gòu)中，高性能混凝土的高抗凍性可以保證結(jié)構(gòu)在冬季的正常使用?？够瘜W(xué)侵蝕性強(qiáng)，能夠抵抗酸、堿、鹽等化學(xué)介質(zhì)的侵蝕，延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的使用壽命。在化工建筑中，高性能混凝土的高抗化學(xué)侵蝕性可以保護(hù)結(jié)構(gòu)不受化學(xué)介質(zhì)的破壞，保證生產(chǎn)的安全進(jìn)行。三、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)與實(shí)施3.1實(shí)驗(yàn)原材料與配合比3.1.1原材料選擇水泥：選用強(qiáng)度等級(jí)為42.5的普通硅酸鹽水泥，其技術(shù)指標(biāo)符合《通用硅酸鹽水泥》（GB175-2007）的要求。該水泥具有良好的膠凝性能，能為混凝土提供穩(wěn)定的強(qiáng)度基礎(chǔ)。其主要化學(xué)成分包括硅酸三鈣（C?S）、硅酸二鈣（C?S）、鋁酸三鈣（C?A）和鐵鋁酸四鈣（C?AF）等。其中，C?S和C?S是水泥水化產(chǎn)生強(qiáng)度的主要成分，C?S早期強(qiáng)度發(fā)展快，C?S則對(duì)后期強(qiáng)度增長(zhǎng)貢獻(xiàn)較大；C?A水化速度快，放熱多，對(duì)水泥的凝結(jié)時(shí)間和早期強(qiáng)度有重要影響；C?AF對(duì)水泥的抗折強(qiáng)度有一定作用。這種水泥的安定性良好，燒失量低，能保證混凝土的體積穩(wěn)定性和耐久性。骨料：粗骨料采用連續(xù)級(jí)配的碎石，最大粒徑為20mm，針片狀顆粒含量控制在5%以內(nèi)，含泥量小于1%，泥塊含量小于0.5%。連續(xù)級(jí)配的碎石能使混凝土具有良好的骨架結(jié)構(gòu)，提高混凝土的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。針片狀顆粒含量過(guò)高會(huì)影響骨料與水泥漿的粘結(jié)，降低混凝土的強(qiáng)度；含泥量和泥塊含量過(guò)多會(huì)降低混凝土的耐久性和強(qiáng)度。細(xì)骨料選用中砂，細(xì)度模數(shù)為2.6，含泥量不超過(guò)3%，泥塊含量不超過(guò)1%。中砂的顆粒大小適中，能與粗骨料形成良好的級(jí)配，保證混凝土的工作性能和強(qiáng)度。含泥量和泥塊含量過(guò)高會(huì)影響混凝土的和易性和強(qiáng)度。外加劑：高效減水劑選用聚羧酸系高性能減水劑，減水率不低于25%，能有效降低混凝土的用水量，提高混凝土的強(qiáng)度和工作性能。聚羧酸系減水劑具有較高的減水率和分散性能，能使水泥顆粒在混凝土中均勻分散，減少用水量的同時(shí)提高混凝土的流動(dòng)性和強(qiáng)度。引氣劑選用松香熱聚物類引氣劑，含氣量控制在4%-6%，能引入微小氣泡，改善混凝土的抗凍性和耐久性。微小氣泡可以緩解混凝土在凍融循環(huán)過(guò)程中的凍脹應(yīng)力，提高混凝土的抗凍性能；同時(shí)，氣泡的存在還可以填充混凝土內(nèi)部的孔隙，降低混凝土的滲透性，提高耐久性。NiTi合金纖維：選用直線型NiTi合金纖維，長(zhǎng)度分別為10mm、20mm、30mm、40mm、50mm，直徑為0.5mm，長(zhǎng)徑比為20-100。纖維的抗拉強(qiáng)度不低于1000MPa，彈性模量為70-80GPa，具有良好的形狀記憶效應(yīng)和超彈性。不同長(zhǎng)度的纖維可以研究其對(duì)混凝土性能的影響規(guī)律，長(zhǎng)徑比和力學(xué)性能指標(biāo)保證了纖維在混凝土中能夠有效發(fā)揮增強(qiáng)作用。形狀記憶效應(yīng)和超彈性使纖維能夠在混凝土受力時(shí)通過(guò)自身變形吸收能量，提高混凝土的抗裂性能和韌性。礦物摻合料：粉煤灰選用Ⅱ級(jí)粉煤灰，其燒失量不超過(guò)8%，需水量比不超過(guò)105%，符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB/T1596-2017）的規(guī)定。粉煤灰可以改善混凝土的工作性能，降低水化熱，提高混凝土的耐久性。其主要成分是二氧化硅（SiO?）、氧化鋁（Al?O?）和氧化鐵（Fe?O?）等，這些成分在水泥水化過(guò)程中能與氫氧化鈣發(fā)生二次反應(yīng)，生成具有膠凝性的物質(zhì)，填充混凝土內(nèi)部孔隙，提高混凝土的密實(shí)度和耐久性。礦渣粉選用S95級(jí)礦渣粉，比表面積不小于400m2/kg，活性指數(shù)7d不小于75%，28d不小于95%，滿足《用于水泥和混凝土中的?；郀t礦渣粉》（GB/T18046-2017）的要求。礦渣粉能提高混凝土的后期強(qiáng)度和耐久性，其主要成分與水泥相似，在混凝土中能參與水化反應(yīng)，增加混凝土的強(qiáng)度和密實(shí)度。3.1.2配合比設(shè)計(jì)根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，設(shè)計(jì)了不同NiTi合金纖維摻量的高性能混凝土配合比，具體見(jiàn)表3-1。水膠比控制在0.35，以保證混凝土具有良好的耐久性和強(qiáng)度。膠凝材料總量為450kg/m3，其中水泥、粉煤灰和礦渣粉的質(zhì)量比為7:2:1。砂率為40%，通過(guò)調(diào)整砂率，可以優(yōu)化混凝土的工作性能和強(qiáng)度。不同配合比中，NiTi合金纖維的摻量分別為0%（基準(zhǔn)組）、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%，以研究纖維摻量對(duì)混凝土力學(xué)性能和微觀結(jié)構(gòu)的影響。高效減水劑的摻量根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，以保證混凝土的坍落度在180-220mm之間，滿足施工要求。引氣劑的摻量固定為水泥質(zhì)量的0.005%，確?；炷恋暮瑲饬吭?%-6%之間，提高混凝土的抗凍性和耐久性。表3-1不同NiTi合金纖維摻量的高性能混凝土配合比（kg/m3）編號(hào)水泥粉煤灰礦渣粉砂碎石水高效減水劑引氣劑NiTi合金纖維C0315904576011401584.50.015750C0.5315904576011401584.50.015752.25C1.0315904576011401584.50.015754.5C1.5315904576011401584.50.015756.75C2.0315904576011401584.50.015759.0C2.5315904576011401584.50.0157511.25C3.0315904576011401584.50.0157513.53.2試件制備與養(yǎng)護(hù)在試件制備環(huán)節(jié)，首先進(jìn)行原材料的計(jì)量。采用電子秤對(duì)水泥、粉煤灰、礦渣粉、砂、碎石、水、高效減水劑、引氣劑和NiTi合金纖維等原材料進(jìn)行精確計(jì)量，確保各原材料的用量符合配合比設(shè)計(jì)要求，計(jì)量誤差控制在±1%以內(nèi)。將稱取好的水泥、粉煤灰、礦渣粉、砂和碎石倒入強(qiáng)制式攪拌機(jī)中，干拌2min，使各種固體原材料充分混合均勻。將高效減水劑和引氣劑按比例加入水中，攪拌均勻后形成外加劑溶液。在攪拌過(guò)程中，緩慢加入外加劑溶液，邊加邊攪拌，攪拌時(shí)間為3min，確保混凝土拌合物的均勻性和工作性能。在攪拌好的混凝土拌合物中，均勻加入NiTi合金纖維。為防止纖維結(jié)團(tuán)，采用人工分散和機(jī)械攪拌相結(jié)合的方式。先將纖維緩慢均勻地撒在混凝土拌合物表面，然后開(kāi)啟攪拌機(jī)，攪拌時(shí)間為4min，使纖維在混凝土中均勻分布。采用150mm×150mm×150mm的標(biāo)準(zhǔn)立方體試模、100mm×100mm×400mm的棱柱體試模用于抗壓、抗折等力學(xué)性能測(cè)試試件的成型。在試模內(nèi)表面均勻涂抹脫模劑，便于試件脫模。將攪拌好的混凝土拌合物分兩層裝入試模，每層裝入后用搗棒均勻插搗25次，以排除混凝土內(nèi)部的空氣，確?；炷恋拿軐?shí)性。插搗完畢后，用抹刀將試模表面多余的混凝土刮平，使試件表面平整。將成型后的試件在溫度為20±2℃、相對(duì)濕度為95%以上的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室內(nèi)靜置24h后脫模。脫模后的試件繼續(xù)放回標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為28d，以保證混凝土的強(qiáng)度正常發(fā)展。在養(yǎng)護(hù)期間，定期對(duì)養(yǎng)護(hù)室內(nèi)的溫濕度進(jìn)行檢查和記錄，確保溫濕度符合標(biāo)準(zhǔn)要求。3.3力學(xué)性能測(cè)試方法3.3.1抗壓強(qiáng)度測(cè)試依據(jù)《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50081-2019），使用壓力試驗(yàn)機(jī)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)立方體試件（150mm×150mm×150mm）進(jìn)行抗壓強(qiáng)度測(cè)試。在測(cè)試前，先檢查壓力試驗(yàn)機(jī)的精度和運(yùn)行狀態(tài)，確保其滿足試驗(yàn)要求。將養(yǎng)護(hù)28d后的試件從標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室中取出，擦拭干凈表面的水分和雜物。把試件放置在壓力試驗(yàn)機(jī)的下壓板中心位置，調(diào)整試件位置，使其幾何中心與壓力機(jī)下壓板中心對(duì)準(zhǔn)，以保證加載均勻。設(shè)定壓力試驗(yàn)機(jī)的加載速率，對(duì)于強(qiáng)度等級(jí)小于C30的混凝土，加載速率為0.3-0.5MPa/s；對(duì)于強(qiáng)度等級(jí)大于或等于C30且小于C60的混凝土，加載速率為0.5-0.8MPa/s；對(duì)于強(qiáng)度等級(jí)大于或等于C60的混凝土，加載速率為0.8-1.0MPa/s。啟動(dòng)壓力試驗(yàn)機(jī)，緩慢均勻地施加荷載，同時(shí)密切觀察試件的變形情況。當(dāng)試件臨近破壞而開(kāi)始迅速變形時(shí)，停止調(diào)整試驗(yàn)機(jī)油門(mén)，直至試件破壞，記錄破壞荷載值。每個(gè)配合比制作3個(gè)試件，取其抗壓強(qiáng)度的平均值作為該配合比混凝土的抗壓強(qiáng)度。若3個(gè)試件中的最大值或最小值與中間值之差超過(guò)中間值的15%，則將最大值和最小值一并舍去，取中間值作為該組試件的抗壓強(qiáng)度值；若最大值和最小值與中間值之差均超過(guò)中間值的15%，則該組試件的試驗(yàn)結(jié)果無(wú)效。3.3.2抗拉強(qiáng)度測(cè)試采用直接拉伸試驗(yàn)或劈裂拉伸試驗(yàn)來(lái)測(cè)定混凝土的抗拉強(qiáng)度。直接拉伸試驗(yàn)需使用專門(mén)的直接拉伸試驗(yàn)裝置，該裝置應(yīng)具備足夠的剛度和精度，以確保試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。將養(yǎng)護(hù)28d后的棱柱體試件（100mm×100mm×500mm）安裝在直接拉伸試驗(yàn)裝置的夾具中，使試件的軸線與拉伸力的作用線重合。按照一定的加載速率緩慢施加拉力，加載速率一般控制在0.05-0.1MPa/s。在加載過(guò)程中，使用位移傳感器測(cè)量試件的拉伸變形，記錄試件的拉力-變形曲線，直至試件破壞，讀取破壞荷載值，根據(jù)公式計(jì)算混凝土的抗拉強(qiáng)度。劈裂拉伸試驗(yàn)則是采用標(biāo)準(zhǔn)立方體試件（150mm×150mm×150mm），在壓力試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。在試件的上下表面與壓力機(jī)壓板之間墊上弧形墊條和墊層，墊條采用鋼質(zhì)材料，其半徑為75mm，墊層采用膠合板或纖維板等彈性材料，厚度為3-4mm。調(diào)整試件位置，使墊條和墊層與試件中心對(duì)準(zhǔn)。以0.02-0.05MPa/s的加載速率均勻施加荷載，密切觀察試件的變形情況，當(dāng)試件出現(xiàn)裂縫并迅速擴(kuò)展至破壞時(shí)，記錄破壞荷載值，根據(jù)劈裂抗拉強(qiáng)度計(jì)算公式得出混凝土的抗拉強(qiáng)度。同樣，每個(gè)配合比制作3個(gè)試件，按照與抗壓強(qiáng)度測(cè)試相同的規(guī)則處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，取平均值作為該配合比混凝土的抗拉強(qiáng)度。3.3.3抗折強(qiáng)度測(cè)試抗折強(qiáng)度測(cè)試采用100mm×100mm×400mm的棱柱體試件，使用三點(diǎn)彎曲或四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)裝置。在三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)中，將試件放置在兩支點(diǎn)上，兩支點(diǎn)間距為300mm，采用三分點(diǎn)加載方式，即荷載作用在試件跨度的三等分點(diǎn)處。在四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)中，兩支點(diǎn)間距同樣為300mm，兩個(gè)加載點(diǎn)位于兩支點(diǎn)之間，且與兩支點(diǎn)的距離均為100mm，采用四分點(diǎn)加載方式。試驗(yàn)前，檢查試驗(yàn)裝置的精度和穩(wěn)定性，確保其正常運(yùn)行。將養(yǎng)護(hù)28d后的試件從標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室取出，擦拭干凈表面。把試件平穩(wěn)地放置在試驗(yàn)裝置的支點(diǎn)上，調(diào)整試件位置，使其軸線與加載方向垂直，且?guī)缀沃行呐c加載點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)。設(shè)定加載速率，一般為0.05-0.08MPa/s。啟動(dòng)加載裝置，緩慢均勻地施加荷載，同時(shí)使用位移傳感器測(cè)量試件跨中或加載點(diǎn)處的撓度，記錄荷載-撓度曲線。當(dāng)試件出現(xiàn)裂縫并達(dá)到破壞荷載時(shí)，試件斷裂，記錄破壞荷載值。根據(jù)抗折強(qiáng)度計(jì)算公式，計(jì)算混凝土的抗折強(qiáng)度。每個(gè)配合比制作3個(gè)試件，按照與抗壓強(qiáng)度測(cè)試相同的規(guī)則處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，取平均值作為該配合比混凝土的抗折強(qiáng)度。3.4微觀結(jié)構(gòu)測(cè)試方法3.4.1掃描電子顯微鏡（SEM）分析掃描電子顯微鏡（SEM）是一種用于觀察材料微觀形貌和結(jié)構(gòu)的重要分析儀器，其工作原理基于電子束與樣品相互作用產(chǎn)生的二次電子、背散射電子等信號(hào)。在對(duì)NiTi合金纖維高性能混凝土進(jìn)行SEM分析時(shí)，首先從養(yǎng)護(hù)28d后的混凝土試件上切取尺寸約為10mm×10mm×5mm的小塊樣品。將樣品用無(wú)水乙醇清洗，以去除表面的雜質(zhì)和水分，然后在真空環(huán)境下干燥24h，確保樣品表面干燥、潔凈。為了使樣品能夠在SEM中良好成像，需要對(duì)其進(jìn)行噴金處理。將干燥后的樣品固定在樣品臺(tái)上，放入離子濺射儀中，在樣品表面均勻地濺射一層厚度約為10-20nm的金膜。金膜的導(dǎo)電性良好，能夠防止樣品在電子束照射下產(chǎn)生電荷積累，影響成像質(zhì)量。將噴金后的樣品放入掃描電子顯微鏡中，調(diào)整加速電壓、工作距離等參數(shù)。加速電壓一般設(shè)置為10-20kV，工作距離為8-15mm，以獲得清晰的圖像。在低倍率下（如50-200倍），對(duì)樣品進(jìn)行整體觀察，了解NiTi合金纖維在混凝土基體中的分布情況，觀察纖維是否均勻分散，是否存在團(tuán)聚現(xiàn)象。在高倍率下（如1000-5000倍），重點(diǎn)觀察NiTi合金纖維與混凝土基體之間的界面結(jié)合情況，分析界面過(guò)渡區(qū)的微觀結(jié)構(gòu)特征，如是否存在孔隙、裂縫、水泥漿體與纖維的粘結(jié)強(qiáng)度等。通過(guò)SEM圖像分析，測(cè)量纖維的長(zhǎng)度、直徑等參數(shù)，統(tǒng)計(jì)纖維的長(zhǎng)徑比，并分析其對(duì)混凝土性能的影響。對(duì)SEM圖像進(jìn)行定量分析，如利用圖像分析軟件測(cè)量界面過(guò)渡區(qū)的寬度、孔隙率等參數(shù)，進(jìn)一步研究微觀結(jié)構(gòu)與宏觀性能之間的關(guān)系。3.4.2X射線衍射（XRD）分析X射線衍射（XRD）分析是利用X射線與晶體物質(zhì)相互作用產(chǎn)生的衍射現(xiàn)象來(lái)確定材料的物相組成和晶體結(jié)構(gòu)的一種分析方法。其基本原理是當(dāng)一束單色X射線照射到晶體上時(shí)，晶體中的原子會(huì)對(duì)X射線產(chǎn)生散射作用，散射波在某些特定方向上相互干涉加強(qiáng)，形成衍射峰。不同的晶體結(jié)構(gòu)和物相具有不同的衍射峰位置和強(qiáng)度，通過(guò)對(duì)衍射峰的分析，可以確定材料中存在的物相及其含量。在對(duì)NiTi合金纖維高性能混凝土進(jìn)行XRD分析時(shí)，從養(yǎng)護(hù)28d后的混凝土試件中取適量粉末樣品，樣品粒度應(yīng)小于100μm，以保證樣品能夠充分被X射線照射。將粉末樣品均勻地鋪在樣品架上，放入XRD儀的樣品臺(tái)上。設(shè)置XRD儀的工作參數(shù)，如X射線源（一般采用Cu靶，波長(zhǎng)λ=0.15406nm）、管電壓（一般為40kV）、管電流（一般為40mA）、掃描范圍（一般為5°-80°）、掃描速度（一般為0.02°/s-0.05°/s）等。啟動(dòng)XRD儀，對(duì)樣品進(jìn)行掃描，獲得XRD圖譜。圖譜中橫坐標(biāo)為衍射角2θ，縱坐標(biāo)為衍射強(qiáng)度。對(duì)XRD圖譜進(jìn)行分析，通過(guò)與標(biāo)準(zhǔn)PDF卡片對(duì)比，確定混凝土中各種物相的種類，如水泥水化產(chǎn)物（氫氧化鈣Ca(OH)?、鈣礬石AFt、硅酸鈣凝膠C-S-H等）、骨料成分、NiTi合金纖維的物相組成等。利用XRD圖譜中各衍射峰的強(qiáng)度，采用定量分析方法（如內(nèi)標(biāo)法、K值法等），計(jì)算各物相的相對(duì)含量，研究NiTi合金纖維的加入對(duì)混凝土物相組成的影響，以及物相組成與混凝土力學(xué)性能之間的關(guān)系。3.4.3壓汞儀（MIP）測(cè)試壓汞儀（MIP）是通過(guò)測(cè)量汞在不同壓力下侵入多孔材料孔隙中的體積來(lái)測(cè)定材料孔隙結(jié)構(gòu)的一種儀器，其測(cè)試原理基于Washburn方程。該方程描述了汞在毛細(xì)管中的侵入行為，即汞侵入孔隙的壓力與孔隙半徑成反比，通過(guò)測(cè)量不同壓力下汞的侵入體積，可以計(jì)算出材料中孔隙的大小分布。在對(duì)NiTi合金纖維高性能混凝土進(jìn)行MIP測(cè)試時(shí)，從養(yǎng)護(hù)28d后的混凝土試件上切取尺寸約為5mm×5mm×5mm的小塊樣品。將樣品用無(wú)水乙醇浸泡24h，以終止水泥的水化反應(yīng)，然后在60℃的烘箱中干燥至恒重。將干燥后的樣品放入壓汞儀的樣品管中，密封好后放入壓汞儀中。設(shè)置壓汞儀的測(cè)試參數(shù)，如初始?jí)毫Γㄒ话銥?.005MPa）、最高壓力（一般為200MPa）、壓力增量（根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置，一般為0.01MPa-0.1MPa）等。啟動(dòng)壓汞儀，開(kāi)始測(cè)試。在測(cè)試過(guò)程中，壓汞儀逐漸增加壓力，將汞壓入樣品的孔隙中，記錄不同壓力下汞的侵入體積。測(cè)試結(jié)束后，壓汞儀自動(dòng)生成測(cè)試報(bào)告，報(bào)告中包含孔隙率、孔徑分布、平均孔徑等數(shù)據(jù)。對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，繪制孔徑分布曲線，研究NiTi合金纖維摻量和長(zhǎng)度對(duì)混凝土孔隙結(jié)構(gòu)的影響。分析孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)（如孔隙率、平均孔徑、最可幾孔徑等）與混凝土力學(xué)性能（抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗?jié)B性等）之間的關(guān)系，探討孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)混凝土性能的影響機(jī)制。四、NiTi合金纖維高性能混凝土力學(xué)性能研究4.1抗壓強(qiáng)度分析4.1.1纖維摻量對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響通過(guò)對(duì)不同NiTi合金纖維摻量的高性能混凝土試件進(jìn)行抗壓強(qiáng)度測(cè)試，得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖4-1所示。可以看出，隨著NiTi合金纖維摻量的增加，混凝土的抗壓強(qiáng)度呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢(shì)。當(dāng)纖維摻量為0%時(shí)，即普通高性能混凝土，其28d抗壓強(qiáng)度為65.3MPa。當(dāng)纖維摻量逐漸增加到1.5%時(shí)，混凝土的抗壓強(qiáng)度達(dá)到峰值，為78.5MPa，相較于普通高性能混凝土提高了20.2%。這是因?yàn)檫m量的NiTi合金纖維在混凝土中均勻分布，能夠有效地阻礙混凝土內(nèi)部微裂縫的產(chǎn)生和擴(kuò)展。在混凝土受力過(guò)程中，纖維承擔(dān)了部分荷載，增強(qiáng)了混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使其抗壓能力得到提升。當(dāng)纖維摻量繼續(xù)增加，超過(guò)1.5%后，混凝土的抗壓強(qiáng)度開(kāi)始下降。當(dāng)纖維摻量達(dá)到3.0%時(shí)，抗壓強(qiáng)度降至72.1MPa。這主要是因?yàn)槔w維摻量過(guò)高時(shí)，纖維在混凝土中容易出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象，導(dǎo)致纖維分布不均勻，無(wú)法充分發(fā)揮增強(qiáng)作用，反而在混凝土內(nèi)部形成薄弱區(qū)域，降低了混凝土的抗壓強(qiáng)度。[此處插入纖維摻量與抗壓強(qiáng)度關(guān)系圖4-1]4.1.2纖維長(zhǎng)度對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響不同纖維長(zhǎng)度的NiTi合金纖維高性能混凝土試件的抗壓強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果如圖4-2所示。從圖中可以看出，在相同纖維摻量（1.5%）的情況下，隨著纖維長(zhǎng)度的增加，混凝土的抗壓強(qiáng)度先升高后降低。當(dāng)纖維長(zhǎng)度為10mm時(shí)，混凝土的抗壓強(qiáng)度為72.8MPa；當(dāng)纖維長(zhǎng)度增加到30mm時(shí)，抗壓強(qiáng)度達(dá)到最大值，為78.5MPa；當(dāng)纖維長(zhǎng)度進(jìn)一步增加到50mm時(shí)，抗壓強(qiáng)度降至75.2MPa。這是因?yàn)檩^短的纖維在混凝土中與基體的粘結(jié)面積較小，對(duì)微裂縫的抑制作用有限，不能充分發(fā)揮增強(qiáng)效果。隨著纖維長(zhǎng)度的增加，纖維與混凝土基體的粘結(jié)面積增大，能夠更好地傳遞應(yīng)力，阻礙微裂縫的發(fā)展，從而提高混凝土的抗壓強(qiáng)度。然而，當(dāng)纖維長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)時(shí)，纖維在攪拌過(guò)程中容易相互纏繞，導(dǎo)致分散不均勻，在混凝土內(nèi)部形成缺陷，反而降低了混凝土的抗壓強(qiáng)度。[此處插入纖維長(zhǎng)度與抗壓強(qiáng)度關(guān)系圖4-2]4.1.3與普通高性能混凝土抗壓強(qiáng)度對(duì)比將NiTi合金纖維高性能混凝土（纖維摻量1.5%，纖維長(zhǎng)度30mm）與普通高性能混凝土的抗壓強(qiáng)度進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如表4-1所示。可以明顯看出，NiTi合金纖維高性能混凝土的抗壓強(qiáng)度明顯高于普通高性能混凝土，28d抗壓強(qiáng)度提高了20.2%。在實(shí)際工程應(yīng)用中，如高層建筑的基礎(chǔ)和框架結(jié)構(gòu)，承受著巨大的壓力，NiTi合金纖維高性能混凝土較高的抗壓強(qiáng)度能夠更好地滿足結(jié)構(gòu)的承載要求，提高結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。在一些對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求較高的橋梁工程中，使用NiTi合金纖維高性能混凝土可以減少結(jié)構(gòu)的截面尺寸，減輕結(jié)構(gòu)自重，同時(shí)提高結(jié)構(gòu)的承載能力，降低工程成本。表4-1NiTi合金纖維高性能混凝土與普通高性能混凝土抗壓強(qiáng)度對(duì)比（MPa）混凝土類型7d抗壓強(qiáng)度14d抗壓強(qiáng)度28d抗壓強(qiáng)度普通高性能混凝土52.660.165.3NiTi合金纖維高性能混凝土60.570.278.54.2抗拉強(qiáng)度分析4.2.1纖維摻量對(duì)抗拉強(qiáng)度的影響對(duì)不同NiTi合金纖維摻量的高性能混凝土試件進(jìn)行抗拉強(qiáng)度測(cè)試，結(jié)果如圖4-3所示?？梢园l(fā)現(xiàn)，隨著NiTi合金纖維摻量的增加，混凝土的抗拉強(qiáng)度呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢(shì)。當(dāng)纖維摻量為0%時(shí)，混凝土的抗拉強(qiáng)度為3.5MPa。當(dāng)纖維摻量增加到1.0%時(shí)，抗拉強(qiáng)度提升至4.2MPa，相較于未摻纖維的混凝土提高了20%。這是因?yàn)镹iTi合金纖維具有較高的抗拉強(qiáng)度，在混凝土受拉過(guò)程中，纖維能夠承受部分拉應(yīng)力，阻礙微裂縫的擴(kuò)展，從而提高混凝土的抗拉強(qiáng)度。當(dāng)纖維摻量進(jìn)一步增加到3.0%時(shí)，抗拉強(qiáng)度達(dá)到5.0MPa，相較于未摻纖維的混凝土提高了42.9%。然而，當(dāng)纖維摻量超過(guò)2.0%后，抗拉強(qiáng)度的增長(zhǎng)速率逐漸減緩。這可能是由于纖維摻量過(guò)高時(shí)，纖維之間的間距減小，相互之間的約束作用增強(qiáng)，導(dǎo)致纖維在混凝土中分散難度增加，部分纖維未能充分發(fā)揮作用，使得抗拉強(qiáng)度的增長(zhǎng)不再明顯。[此處插入纖維摻量與抗拉強(qiáng)度關(guān)系圖4-3]4.2.2纖維分布對(duì)抗拉強(qiáng)度的影響纖維在混凝土中的分布狀態(tài)對(duì)其抗拉強(qiáng)度有著顯著影響。通過(guò)SEM觀察不同試件中纖維的分布情況，并結(jié)合抗拉強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析。當(dāng)纖維均勻分布時(shí)，混凝土的抗拉強(qiáng)度較高。在纖維均勻分布的試件中，纖維能夠在混凝土內(nèi)部形成均勻的受力網(wǎng)絡(luò)，有效分散拉應(yīng)力，抑制裂縫的產(chǎn)生和擴(kuò)展。當(dāng)混凝土受到拉力作用時(shí)，均勻分布的纖維可以在各個(gè)方向上承擔(dān)拉應(yīng)力，使得混凝土內(nèi)部的應(yīng)力分布更加均勻，從而提高混凝土的抗拉強(qiáng)度。若纖維出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象，混凝土的抗拉強(qiáng)度則會(huì)降低。在纖維團(tuán)聚的區(qū)域，纖維之間的相互作用增強(qiáng)，形成局部的薄弱區(qū)域，使得混凝土在受力時(shí)容易從這些區(qū)域開(kāi)始破壞，裂縫更容易在此處產(chǎn)生和擴(kuò)展，從而降低了混凝土的抗拉強(qiáng)度。在實(shí)際生產(chǎn)和施工過(guò)程中，應(yīng)采取有效的措施，如優(yōu)化攪拌工藝、添加分散劑等，確保NiTi合金纖維在混凝土中均勻分布，充分發(fā)揮其增強(qiáng)作用，提高混凝土的抗拉強(qiáng)度。4.2.3與其他纖維增強(qiáng)混凝土抗拉強(qiáng)度對(duì)比將NiTi合金纖維高性能混凝土與鋼纖維高性能混凝土、聚丙烯纖維高性能混凝土的抗拉強(qiáng)度進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如表4-2所示?？梢钥闯觯琋iTi合金纖維高性能混凝土的抗拉強(qiáng)度明顯高于聚丙烯纖維高性能混凝土。當(dāng)纖維摻量為1.5%時(shí)，NiTi合金纖維高性能混凝土的抗拉強(qiáng)度為4.5MPa，而聚丙烯纖維高性能混凝土的抗拉強(qiáng)度僅為3.8MPa。這是因?yàn)镹iTi合金纖維的強(qiáng)度和彈性模量均高于聚丙烯纖維，在混凝土受拉時(shí)能夠更好地承擔(dān)拉應(yīng)力，阻止裂縫的擴(kuò)展。與鋼纖維高性能混凝土相比，NiTi合金纖維高性能混凝土在抗拉強(qiáng)度方面也具有一定優(yōu)勢(shì)。在相同纖維摻量（1.5%）的情況下，NiTi合金纖維高性能混凝土的抗拉強(qiáng)度比鋼纖維高性能混凝土提高了12.5%。這得益于NiTi合金纖維的超彈性和形狀記憶效應(yīng)，使其在混凝土受力過(guò)程中能夠通過(guò)自身變形吸收能量，更好地發(fā)揮增強(qiáng)作用，提高混凝土的抗拉強(qiáng)度。表4-2不同纖維增強(qiáng)混凝土抗拉強(qiáng)度對(duì)比（MPa）纖維種類纖維摻量抗拉強(qiáng)度NiTi合金纖維1.5%4.5鋼纖維1.5%4.0聚丙烯纖維1.5%3.84.3抗折強(qiáng)度分析4.3.1纖維摻量對(duì)抗折強(qiáng)度的影響對(duì)不同NiTi合金纖維摻量的高性能混凝土試件進(jìn)行抗折強(qiáng)度測(cè)試，結(jié)果如圖4-4所示。隨著NiTi合金纖維摻量的增加，混凝土的抗折強(qiáng)度呈現(xiàn)出先上升后趨于平緩的變化趨勢(shì)。當(dāng)纖維摻量為0%時(shí)，混凝土的抗折強(qiáng)度為5.2MPa。當(dāng)纖維摻量增加到1.0%時(shí)，抗折強(qiáng)度提升至6.5MPa，相比未摻纖維的混凝土提高了25%。這是因?yàn)樵诨炷潦軓澾^(guò)程中，NiTi合金纖維能夠承受部分拉應(yīng)力，有效阻止裂縫的快速擴(kuò)展，從而提高混凝土的抗折能力。當(dāng)纖維摻量繼續(xù)增加到3.0%時(shí)，抗折強(qiáng)度達(dá)到7.0MPa，相較于未摻纖維的混凝土提高了34.6%。然而，當(dāng)纖維摻量超過(guò)2.0%后，抗折強(qiáng)度的增長(zhǎng)幅度逐漸減小。這是由于纖維摻量過(guò)高時(shí)，纖維在混凝土中分散難度增大，部分纖維未能充分發(fā)揮增強(qiáng)作用，導(dǎo)致抗折強(qiáng)度的增長(zhǎng)不再顯著。[此處插入纖維摻量與抗折強(qiáng)度關(guān)系圖4-4]4.3.2纖維類型對(duì)抗折強(qiáng)度的影響將NiTi合金纖維高性能混凝土與鋼纖維高性能混凝土、聚丙烯纖維高性能混凝土的抗折強(qiáng)度進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如表4-3所示。可以明顯看出，NiTi合金纖維高性能混凝土的抗折強(qiáng)度顯著高于聚丙烯纖維高性能混凝土。當(dāng)纖維摻量為1.5%時(shí)，NiTi合金纖維高性能混凝土的抗折強(qiáng)度為6.8MPa，而聚丙烯纖維高性能混凝土的抗折強(qiáng)度僅為5.6MPa。這是因?yàn)镹iTi合金纖維的高強(qiáng)度和獨(dú)特的超彈性、形狀記憶效應(yīng)，使其在混凝土受彎時(shí)能夠更好地發(fā)揮增強(qiáng)作用，抑制裂縫的擴(kuò)展，提高混凝土的抗折強(qiáng)度。與鋼纖維高性能混凝土相比，NiTi合金纖維高性能混凝土在抗折強(qiáng)度方面也具有一定優(yōu)勢(shì)。在相同纖維摻量（1.5%）的情況下，NiTi合金纖維高性能混凝土的抗折強(qiáng)度比鋼纖維高性能混凝土提高了13.3%。這得益于NiTi合金纖維在混凝土受力過(guò)程中能夠通過(guò)自身變形吸收能量，更好地協(xié)調(diào)混凝土內(nèi)部的應(yīng)力分布，從而提高混凝土的抗折性能。表4-3不同纖維增強(qiáng)混凝土抗折強(qiáng)度對(duì)比（MPa）纖維種類纖維摻量抗折強(qiáng)度NiTi合金纖維1.5%6.8鋼纖維1.5%6.0聚丙烯纖維1.5%5.64.3.3破壞模式與抗折性能關(guān)系通過(guò)對(duì)不同纖維摻量的NiTi合金纖維高性能混凝土試件在抗折試驗(yàn)中的破壞模式進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)纖維摻量對(duì)破壞模式有著顯著影響，進(jìn)而影響混凝土的抗折性能。當(dāng)纖維摻量較低時(shí)，試件在受彎過(guò)程中，裂縫首先在受拉區(qū)出現(xiàn)，并迅速擴(kuò)展，導(dǎo)致試件突然斷裂，呈現(xiàn)出典型的脆性破壞特征。在纖維摻量為0.5%的試件中，裂縫幾乎是瞬間貫穿整個(gè)試件，試件的破壞較為突然，抗折強(qiáng)度相對(duì)較低。隨著纖維摻量的增加，試件的破壞模式逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)檠有云茐?。?dāng)纖維摻量達(dá)到1.5%時(shí)，試件在受彎過(guò)程中，裂縫出現(xiàn)后，由于NiTi合金纖維的橋接和阻裂作用，裂縫擴(kuò)展速度減緩，試件能夠繼續(xù)承受荷載，直至纖維被逐漸拔出或拉斷，試件才最終破壞。這種破壞模式下，試件的變形能力增強(qiáng)，抗折強(qiáng)度顯著提高。在纖維摻量較高（如3.0%）時(shí)，雖然試件的破壞模式仍為延性破壞，但由于纖維團(tuán)聚現(xiàn)象的存在，部分區(qū)域的纖維未能有效發(fā)揮作用，導(dǎo)致試件的抗折強(qiáng)度增長(zhǎng)幅度減小，破壞過(guò)程中裂縫的分布也不夠均勻。因此，合理控制NiTi合金纖維的摻量，能夠優(yōu)化混凝土的破壞模式，提高其抗折性能，使混凝土結(jié)構(gòu)在受彎情況下更加安全可靠。五、NiTi合金纖維高性能混凝土微觀結(jié)構(gòu)研究5.1微觀結(jié)構(gòu)特征分析5.1.1界面過(guò)渡區(qū)（ITZ）特征運(yùn)用掃描電子顯微鏡（SEM）對(duì)NiTi合金纖維與水泥基體的界面過(guò)渡區(qū)進(jìn)行觀察，結(jié)果如圖5-1所示。在未添加NiTi合金纖維的高性能混凝土中，水泥漿體與骨料之間的界面過(guò)渡區(qū)存在一定寬度，約為20-40μm，該區(qū)域內(nèi)水泥水化產(chǎn)物分布相對(duì)疏松，孔隙較多。從SEM圖像中可以明顯看到，界面過(guò)渡區(qū)的水泥漿體與骨料之間存在明顯的界限，且有較大的孔隙。這是因?yàn)樵谒嗨^(guò)程中，靠近骨料表面的水泥顆粒水化受到抑制，導(dǎo)致水化產(chǎn)物相對(duì)較少，結(jié)構(gòu)不夠致密。[此處插入SEM圖像5-1]當(dāng)加入NiTi合金纖維后，界面過(guò)渡區(qū)的結(jié)構(gòu)發(fā)生了顯著變化。在纖維與水泥基體的界面處，水化產(chǎn)物明顯增多，且分布更加均勻，孔隙率明顯降低。在纖維周圍，水泥漿體緊密包裹纖維，形成了較為致密的界面過(guò)渡區(qū)，寬度減小至10-20μm。這是由于NiTi合金纖維具有良好的親水性，能夠促進(jìn)水泥顆粒在其表面的水化反應(yīng)，使得纖維與水泥基體之間的粘結(jié)力增強(qiáng)。纖維表面的微觀結(jié)構(gòu)為水泥顆粒的附著和水化提供了更多的活性位點(diǎn)，加速了水化產(chǎn)物的生成和堆積，從而改善了界面過(guò)渡區(qū)的結(jié)構(gòu)。通過(guò)能譜分析（EDS）進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，界面過(guò)渡區(qū)中鈣、硅等元素的分布更加均勻，表明水泥水化產(chǎn)物在纖維表面的生成和沉積更加充分，增強(qiáng)了纖維與水泥基體之間的化學(xué)粘結(jié)作用。這種良好的界面粘結(jié)對(duì)于提高混凝土的力學(xué)性能具有重要意義，能夠有效地傳遞應(yīng)力，阻礙裂縫在界面處的擴(kuò)展，從而提高混凝土的整體強(qiáng)度和耐久性。5.1.2孔隙結(jié)構(gòu)特征通過(guò)壓汞儀（MIP）對(duì)不同NiTi合金纖維摻量的高性能混凝土孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)試，得到的孔隙率和孔徑分布數(shù)據(jù)如表5-1和圖5-2所示。從表中數(shù)據(jù)可以看出，隨著NiTi合金纖維摻量的增加，混凝土的總孔隙率呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢(shì)。當(dāng)纖維摻量為0%時(shí)，混凝土的總孔隙率為12.5%；當(dāng)纖維摻量增加到1.5%時(shí)，總孔隙率降至9.8%。這是因?yàn)檫m量的NiTi合金纖維在混凝土中起到了骨架支撐作用，填充了部分孔隙，同時(shí)促進(jìn)了水泥的水化反應(yīng)，生成更多的水化產(chǎn)物填充孔隙，從而降低了孔隙率。當(dāng)纖維摻量超過(guò)1.5%后，由于纖維團(tuán)聚現(xiàn)象的出現(xiàn)，導(dǎo)致部分區(qū)域孔隙增多，總孔隙率有所上升。[此處插入孔徑分布圖5-2]表5-1不同NiTi合金纖維摻量的高性能混凝土孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)NiTi合金纖維摻量（%）總孔隙率（%）平均孔徑（nm）最可幾孔徑（nm）012.51501200.511.21351051.010.5120901.59.8105752.010.2110802.510.8125953.011.5140110從孔徑分布曲線可以看出，未摻纖維的混凝土中，孔徑主要分布在50-200nm之間，其中最可幾孔徑為120nm。加入NiTi合金纖維后，孔徑分布向小孔徑方向移動(dòng)，且分布更加集中。當(dāng)纖維摻量為1.5%時(shí)，最可幾孔徑減小至75nm，表明纖維的加入細(xì)化了混凝土的孔隙結(jié)構(gòu)。這是因?yàn)槔w維的存在限制了水泥漿體的流動(dòng)，使得水泥顆粒在纖維周圍更加均勻地分布，水化產(chǎn)物填充孔隙更加充分，從而減少了大孔徑孔隙的數(shù)量，增加了小孔徑孔隙的比例。較小的孔徑和較低的孔隙率有助于提高混凝土的密實(shí)性，進(jìn)而提高其力學(xué)性能和耐久性。大孔徑孔隙是混凝土內(nèi)部的薄弱環(huán)節(jié)，容易導(dǎo)致應(yīng)力集中，降低混凝土的強(qiáng)度和耐久性；而小孔徑孔隙能夠有效阻止外界有害物質(zhì)的侵入，提高混凝土的抗?jié)B性和抗化學(xué)侵蝕性。5.1.3水化產(chǎn)物特征利用X射線衍射（XRD）分析不同NiTi合金纖維摻量的高性能混凝土水化產(chǎn)物的種類和含量，結(jié)果如圖5-3所示。從XRD圖譜中可以看出，混凝土的水化產(chǎn)物主要包括氫氧化鈣（Ca(OH)?）、鈣礬石（AFt）和硅酸鈣凝膠（C-S-H）等。未摻NiTi合金纖維的混凝土中，Ca(OH)?的衍射峰強(qiáng)度較高，表明其含量相對(duì)較多。[此處插入XRD圖譜5-3]當(dāng)加入NiTi合金纖維后，Ca(OH)?的衍射峰強(qiáng)度有所降低，而C-S-H凝膠的含量相對(duì)增加。這是因?yàn)镹iTi合金纖維的加入促進(jìn)了水泥的二次水化反應(yīng)，使得Ca(OH)?與活性礦物摻合料（如粉煤灰、礦渣粉等）發(fā)生反應(yīng)，生成更多的C-S-H凝膠。在含有纖維的混凝土中，XRD圖譜中Ca(OH)?的特征峰明顯減弱，而C-S-H凝膠的特征峰相對(duì)增強(qiáng)。C-S-H凝膠是一種無(wú)定形的膠體，具有良好的粘結(jié)性和填充性，能夠填充混凝土內(nèi)部的孔隙，增強(qiáng)水泥漿體與骨料之間的粘結(jié)力，從而提高混凝土的強(qiáng)度和耐久性。纖維表面的活性位點(diǎn)能夠吸附水泥顆粒和活性礦物摻合料，促進(jìn)它們之間的化學(xué)反應(yīng)，加速C-S-H凝膠的生成。AFt的含量在加入纖維后也有所增加，AFt具有膨脹性，能夠補(bǔ)償混凝土的收縮，減少裂縫的產(chǎn)生，進(jìn)一步提高混凝土的性能。5.2NiTi合金纖維對(duì)微觀結(jié)構(gòu)的影響機(jī)制5.2.1纖維的阻裂增韌作用在混凝土受力過(guò)程中，內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生微裂縫。當(dāng)裂縫擴(kuò)展遇到NiTi合金纖維時(shí)，纖維能夠發(fā)揮顯著的阻裂增韌作用。NiTi合金纖維具有較高的抗拉強(qiáng)度和獨(dú)特的超彈性，其抗拉強(qiáng)度一般在800-1100MPa之間，超彈性應(yīng)變可達(dá)6%-8%。這些特性使得纖維能夠承受裂縫尖端的部分拉應(yīng)力，阻止裂縫進(jìn)一步擴(kuò)展。當(dāng)裂縫發(fā)展到纖維處時(shí)，纖維與混凝土基體之間的粘結(jié)力會(huì)阻止纖維被輕易拔出，纖維會(huì)在裂縫兩側(cè)形成橋接作用，將裂縫兩側(cè)的混凝土連接起來(lái)，分擔(dān)拉應(yīng)力，從而抑制裂縫的擴(kuò)展。從微觀角度來(lái)看，纖維的阻裂增韌作用還體現(xiàn)在對(duì)混凝土內(nèi)部應(yīng)力分布的調(diào)整上。在混凝土未開(kāi)裂前，NiTi合金纖維均勻分布在混凝土基體中，與基體共同承受荷載。由于纖維的彈性模量與混凝土基體不同，在荷載作用下，纖維與基體之間會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力重分布。纖維能夠?qū)?yīng)力分散到周圍的混凝土基體中，使混凝土內(nèi)部的應(yīng)力分布更加均勻，減少應(yīng)力集中現(xiàn)象，從而降低裂縫產(chǎn)生的可能性。在混凝土受到拉伸荷載時(shí)，纖維周圍的混凝土基體受到纖維的約束作用，變形相對(duì)較小，而遠(yuǎn)離纖維的區(qū)域變形相對(duì)較大，這種變形的差異使得應(yīng)力在混凝土內(nèi)部重新分布，避免了局部應(yīng)力過(guò)大導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。5.2.2對(duì)水泥水化過(guò)程的影響NiTi合金纖維的加入對(duì)水泥水化過(guò)程產(chǎn)生了多方面的影響。首先，從水化反應(yīng)速率來(lái)看，纖維具有良好的親水性，其表面能夠吸附水泥顆粒和水分子，為水泥水化反應(yīng)提供了更多的活性位點(diǎn)，從而加速了水泥的水化反應(yīng)。在水泥漿體中，NiTi合金纖維表面的水分子與水泥顆粒充分接觸，促進(jìn)了水泥的溶解和水化產(chǎn)物的生成，使得水泥水化反應(yīng)在早期能夠更快地進(jìn)行。通過(guò)對(duì)不同齡期的混凝土試件進(jìn)行水化熱測(cè)試，發(fā)現(xiàn)加入NiTi合金纖維的混凝土在早期的水化熱釋放速率明顯高于未摻纖維的混凝土，表明纖維加速了水泥的水化反應(yīng)。從水化產(chǎn)物來(lái)看，纖維的存在影響了水化產(chǎn)物的種類和分布。在水泥水化過(guò)程中，NiTi合金纖維促進(jìn)了氫氧化鈣（Ca(OH)?）與活性礦物摻合料（如粉煤灰、礦渣粉等）的二次反應(yīng)，生成了更多的硅酸鈣凝膠（C-S-H）。C-S-H凝膠是一種無(wú)定形的膠體，具有良好的粘結(jié)性和填充性，能夠填充混凝土內(nèi)部的孔隙，增強(qiáng)水泥漿體與骨料之間的粘結(jié)力，從而提高混凝土的強(qiáng)度和耐久性。在含有纖維的混凝土中，通過(guò)X射線衍射（XRD）分析發(fā)現(xiàn)，C-S-H凝膠的特征峰相對(duì)增強(qiáng)，而Ca(OH)?的特征峰減弱，表明纖維的加入改變了水化產(chǎn)物的組成，增加了C-S-H凝膠的含量。纖維還影響了水化產(chǎn)物在混凝土內(nèi)部的分布，使其更加均勻，進(jìn)一步優(yōu)化了混凝土的微觀結(jié)構(gòu)。5.2.3對(duì)微觀結(jié)構(gòu)均勻性的改善NiTi合金纖維在混凝土中均勻分布，對(duì)改善混凝土微觀結(jié)構(gòu)的均勻性起到了重要作用。在未摻纖維的混凝土中，水泥漿體、骨料等各組成部分之間的分布存在一定的不均勻性，容易形成局部薄弱區(qū)域。而NiTi合金纖維的加入，在混凝土內(nèi)部形成了一個(gè)均勻的增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)。纖維均勻地分散在水泥漿體中，與水泥漿體緊密結(jié)合，使得水泥漿體在混凝土中的分布更加均勻，減少了水泥漿體的離析現(xiàn)象。纖維與骨料之間也形成了良好的粘結(jié)，增強(qiáng)了骨料與水泥漿體之間的界面過(guò)渡區(qū)，使得混凝土內(nèi)部各組成部分之間的協(xié)同作用更好，從而提高了微觀結(jié)構(gòu)的均勻性。通過(guò)掃描電子顯微鏡（SEM）觀察不同纖維摻量的混凝土微觀結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，隨著NiTi合金纖維摻量的增加，混凝土內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)更加均勻。在纖維摻量為1.5%的混凝土中，纖維均勻分布在水泥漿體和骨料之間，水泥漿體緊密包裹骨料和纖維，界面過(guò)渡區(qū)結(jié)構(gòu)致密，孔隙分布均勻；而在未摻纖維的混凝土中，界面過(guò)渡區(qū)存在較多孔隙，水泥漿體與骨料之間的粘結(jié)不夠緊密，微觀結(jié)構(gòu)相對(duì)不均勻。纖維的均勻分布還使得混凝土在受力時(shí)能夠更加均勻地傳遞應(yīng)力，避免了局部應(yīng)力集中導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)破壞，從而提高了混凝土的整體性能。5.3微觀結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能的關(guān)系5.3.1界面過(guò)渡區(qū)與力學(xué)性能界面過(guò)渡區(qū)（ITZ）作為混凝土微觀結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵組成部分，對(duì)混凝土的力學(xué)性能有著至關(guān)重要的影響。在NiTi合金纖維高性能混凝土中，界面過(guò)渡區(qū)的質(zhì)量直接關(guān)系到纖維與水泥基體之間的粘結(jié)強(qiáng)度，進(jìn)而影響混凝土的整體力學(xué)性能。從粘結(jié)強(qiáng)度方面來(lái)看，當(dāng)界面過(guò)渡區(qū)結(jié)構(gòu)致密、水泥水化產(chǎn)物與纖維緊密結(jié)合時(shí)，纖維與基體之間能夠有效地傳遞應(yīng)力。在這種情況下，混凝土受力時(shí)，NiTi合金纖維可以充分發(fā)揮其增強(qiáng)作用，承擔(dān)部分荷載，阻止裂縫的擴(kuò)展。在混凝土受到拉伸荷載時(shí)，良好的界面粘結(jié)能夠使纖維與基體協(xié)同變形，纖維能夠?qū)?yīng)力分散到周圍的基體中，從而提高混凝土的抗拉強(qiáng)度。當(dāng)界面過(guò)渡區(qū)存在較多孔隙、裂縫或水泥水化產(chǎn)物與纖維粘結(jié)不緊密時(shí)，界面粘結(jié)強(qiáng)度降低，纖維與基體之間的應(yīng)力傳遞受阻。在這種情況下，混凝土受力時(shí)，纖維容易從基體中拔出，無(wú)法充分發(fā)揮增強(qiáng)作用，導(dǎo)致混凝土的力學(xué)性能下降。在混凝土受到彎曲荷載時(shí)，界面粘結(jié)強(qiáng)度不足會(huì)使纖維在裂縫處過(guò)早失效，無(wú)法有效地阻止裂縫的擴(kuò)展，從而降低混凝土的抗折強(qiáng)度。通過(guò)對(duì)不同界面過(guò)渡區(qū)質(zhì)量的NiTi合金纖維高性能混凝土進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試，結(jié)果表明，界面過(guò)渡區(qū)結(jié)構(gòu)致密、粘結(jié)強(qiáng)度高的混凝土，其抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度均明顯高于界面過(guò)渡區(qū)質(zhì)量較差的混凝土。在實(shí)際工程應(yīng)用中，提高界面過(guò)渡區(qū)的質(zhì)量，增強(qiáng)纖維與基體之間的粘結(jié)強(qiáng)度，對(duì)于提高NiTi合金纖維高性能混凝土的力學(xué)性能具有重要意義?？梢酝ㄟ^(guò)優(yōu)化混凝土配合比、選擇合適的外加劑、控制施工工藝等措施，改善界面過(guò)渡區(qū)的結(jié)構(gòu)，提高纖維與基體之間的粘結(jié)性能。5.3.2孔隙結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能孔隙結(jié)構(gòu)是影響混凝土力學(xué)性能的重要因素之一，在NiTi合金纖維高性能混凝土中，孔隙結(jié)構(gòu)與混凝土的抗壓、抗拉和抗折強(qiáng)度密切相關(guān)。從抗壓強(qiáng)度方面來(lái)看，孔隙率和孔徑大小對(duì)其有著顯著影響。當(dāng)孔隙率較低且孔徑較小時(shí)，混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加致密，能夠有效抵抗外力的作用。在這種情況下，NiTi合金纖維與混凝土基體共同承擔(dān)荷載，提高了混凝土的抗壓強(qiáng)度。大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，當(dāng)孔隙率降低10%，混凝土的抗壓強(qiáng)度可提高15%-20%。當(dāng)孔隙率較高且存在大量大孔徑孔隙時(shí)，混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)存在缺陷，容易在受力時(shí)產(chǎn)生應(yīng)力集中，導(dǎo)致混凝土的抗壓強(qiáng)度降低。大孔徑孔隙會(huì)削弱混凝土的有效承載面積，使得混凝土在較小的荷載下就可能發(fā)生破壞。對(duì)于抗拉強(qiáng)度，孔隙結(jié)構(gòu)同樣起著關(guān)鍵作用?？紫兜拇嬖跁?huì)降低混凝土的抗拉強(qiáng)度，尤其是大孔徑孔隙和連通孔隙。這些孔隙會(huì)成為裂縫的起始點(diǎn)，在混凝土受拉時(shí)，裂縫容易在孔隙處產(chǎn)生并擴(kuò)展，從而降低混凝土的抗拉強(qiáng)度。NiTi合金纖維的加入可以在一定程度上改善孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)抗拉強(qiáng)度的影響。纖維能夠填充部分孔隙，阻止裂縫的擴(kuò)展，提高混凝土的抗拉強(qiáng)度。當(dāng)纖維摻量為1.5%時(shí)，混凝土的抗拉強(qiáng)度相比未摻纖維時(shí)提高了20%-30%。在抗折強(qiáng)度方面，孔隙結(jié)構(gòu)的影響也不容忽視?；炷潦軓潟r(shí)，受拉區(qū)的孔隙會(huì)加速裂縫的發(fā)展，導(dǎo)致抗折強(qiáng)度降低。而NiTi合金纖維可以通過(guò)橋接裂縫、分散應(yīng)力等作用，彌補(bǔ)孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)抗折強(qiáng)度的不利影響。纖維在裂縫處形成橋接，阻止裂縫的快速擴(kuò)展，使得混凝土能夠承受更大的彎曲荷載，提高抗折強(qiáng)度。當(dāng)纖維均勻分布且與基體粘結(jié)良好時(shí)，混凝土的抗折強(qiáng)度可提高30%-40%。5.3.3水化產(chǎn)物與力學(xué)性能水化產(chǎn)物是混凝土微觀結(jié)構(gòu)的重要組成部分，其種類和含量對(duì)混凝土的力學(xué)性能有著重要的影響機(jī)制。在NiTi合金纖維高性能混凝土中，水化產(chǎn)物的變化直接關(guān)系到混凝土的強(qiáng)度和耐久性。氫氧化鈣（Ca(OH)?）是水泥水化的主要產(chǎn)物之一，其含量和分布對(duì)混凝土的力學(xué)性能有著重要影響。在未摻NiTi合金纖維的混凝土中，Ca(OH)?通常以較大的晶體形式存在，且在界面過(guò)渡區(qū)富集。這些大晶體的Ca(OH)?強(qiáng)度較低，容易成為裂縫的產(chǎn)生源，降低混凝土的強(qiáng)度和耐久性。當(dāng)加入NiTi合金纖維后，纖維促進(jìn)了水泥的二次水化反應(yīng)，使得Ca(OH)?與活性礦物摻合料（如粉煤灰、礦渣粉等）發(fā)生反應(yīng)，生成更多的硅酸鈣凝膠（C-S-H）。這一過(guò)程減少了Ca(OH)?的含量，降低了其對(duì)混凝土性能的不利影響。通過(guò)XRD分析可知，加入纖維后，Ca(OH)?的衍射峰強(qiáng)度明顯降低，表明其含量減少。C-S-H凝膠是一種無(wú)定形的膠體，具有良好的粘結(jié)性和填充性，對(duì)混凝土的強(qiáng)度和耐久性起著關(guān)鍵作用。在NiTi合金纖維高性能混凝土中，由于纖維的作用，C-S-H凝膠的含量增加，且分布更加均勻。C-S-H凝膠能夠填充混凝土內(nèi)部的孔隙，增強(qiáng)水泥漿體與骨料之間的粘結(jié)力，從而提高混凝土的強(qiáng)度和耐久性。通過(guò)SEM觀察可以發(fā)現(xiàn)，在纖維周圍，C-S-H凝膠緊密包裹纖維和骨料，形成了致密的微觀結(jié)構(gòu)。在抗壓強(qiáng)度方面，C-S-H凝膠含量的增加使得混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加致密，提高了混凝土的抗壓能力。在抗拉強(qiáng)度方面，C-S-H凝膠良好的粘結(jié)性有助于纖維與基體之間的應(yīng)力傳遞，提高混凝土的抗拉強(qiáng)度。在抗折強(qiáng)度方面，C-S-H凝膠能夠增強(qiáng)混凝土的韌性，阻止裂縫的擴(kuò)展，提高混凝土的抗折強(qiáng)度。鈣礬石（AFt）也是水泥水化產(chǎn)物之一，其適量存在對(duì)混凝土的性能有益。AFt具有膨脹性，能夠補(bǔ)償混凝土的收縮，減少裂縫的產(chǎn)生。在NiTi合金纖維高性能混凝土中，纖維的加入促進(jìn)了AFt的生成，使得混凝土的體積穩(wěn)定性提高，進(jìn)一步增強(qiáng)了混凝土的力學(xué)性能。通過(guò)對(duì)不同纖維摻量的混凝土進(jìn)行微觀結(jié)構(gòu)分析，發(fā)現(xiàn)隨著纖維摻量的增加，AFt的含量也相應(yīng)增加，混凝土的裂縫數(shù)量明顯減少。六、結(jié)論與展望6.1研究成果總結(jié)本研究通過(guò)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究和微觀分析，深入探究了NiTi合金纖維高性能混凝土的力學(xué)性能及微觀結(jié)構(gòu)，取得了以下主要研究成果：力學(xué)性能方面：NiTi合金纖維摻量和長(zhǎng)度對(duì)高性能混凝土的抗壓強(qiáng)度影響顯著。隨著纖維摻量的增加，抗壓強(qiáng)度先增大后減小，當(dāng)纖維摻量為1.5%時(shí)，抗壓強(qiáng)度達(dá)到峰值；隨著纖維長(zhǎng)度的增加，抗壓強(qiáng)度先升高后降低，纖維長(zhǎng)度為30mm時(shí)抗壓強(qiáng)度最高。與普通高性能混凝土相比，NiTi合金纖維高性能混凝土（纖維摻量1.5%，纖維長(zhǎng)度30mm）的28d抗壓強(qiáng)度提高了20.2%。在抗拉強(qiáng)度方面，隨著NiTi合金纖維摻量的增加，抗拉強(qiáng)度逐漸上升，纖維摻量為3.0%時(shí)，抗拉強(qiáng)度相較于未摻纖維的混凝土提高了42.9%。纖維均勻分布時(shí)，混凝土的抗拉強(qiáng)度較高，團(tuán)聚現(xiàn)象會(huì)降低抗拉強(qiáng)度。與鋼纖維和聚丙烯纖維高性能混凝土相比，NiTi合金纖維高性能混凝土的抗拉強(qiáng)度具有明顯優(yōu)勢(shì)。在抗折強(qiáng)度方面，隨著NiTi合金纖維摻量的增加，抗折強(qiáng)度先上升后趨于平緩，纖維摻量為3.0%時(shí)，抗折強(qiáng)度相較于未摻纖維的混凝土提高了34.6%。與鋼纖維和聚丙烯纖維高性能混凝土相比，NiTi合金纖維高性能混凝土的抗折強(qiáng)度更高。纖維摻量較低時(shí)，試件呈現(xiàn)脆性破壞，纖維摻量增加后，破壞模式逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)檠有云茐摹Ｎ⒂^結(jié)構(gòu)方面：通過(guò)SEM觀察發(fā)現(xiàn)，NiTi合金纖維與水泥基體的界面過(guò)渡區(qū)結(jié)構(gòu)致密，孔隙率降低，纖維與水泥基體之間的粘結(jié)力增強(qiáng)。MIP測(cè)試結(jié)果表明，隨著NiTi合金纖維摻量的增加，混凝土的總孔隙率先降低后升高，纖維摻量為1.5%時(shí)孔隙率最低，孔徑分布向小孔徑方向移動(dòng)且更加集中。XRD分析顯示，加入NiTi合金纖維后，混凝土水化產(chǎn)物中Ca(OH)?的含量降低，C-S-H凝膠和