層布式鋼纖維混凝土基本性能與應(yīng)用研究VIP

層布式鋼纖維混凝土基本性能與應(yīng)用研究如何在保證路面混凝土強(qiáng)度的同時(shí)提高其耐久性能已成為工程界十分關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。目前,通過(guò)合理地選擇材料,將高強(qiáng)高彈模鋼纖維與低彈模合成纖維混凝土混雜或與柔性混凝土組合,使它們?cè)诓煌瑢哟魏褪芎呻A段相互取長(zhǎng)補(bǔ)短,發(fā)揮“正混雜效應(yīng)”來(lái)增強(qiáng)混凝土,是解決這一問(wèn)題的重要研究方向之一。本文立足于層布式鋼纖維混凝土的結(jié)構(gòu)形式,在大量試驗(yàn)和理論研究的基礎(chǔ)上,就層布式鋼纖維混凝土（LSFRC,LayeredSteelFiberReinforcedConcrete）、層布式混雜纖維混凝土（LHFRC,LayeredHybridFiberReinforcedConcrete）和層布式鋼纖維柔性混凝土（LSFFC,LayeredSteelFiberFlexibleConcrete）三種不同結(jié)構(gòu)形式,進(jìn)行了各項(xiàng)性能和路面設(shè)計(jì)研究。其主要研究工作和獲得的重要成果如下:1.討論了LSFRC材料性能對(duì)彎拉強(qiáng)度的影響,獲得了鋼纖維的力學(xué)參數(shù)、幾何參數(shù)和鋼纖維與基體的粘結(jié)狀態(tài)對(duì)LSFRC彎拉強(qiáng)度的影響規(guī)律,指出鋼纖維體積率是提高彎拉強(qiáng)度最主要的因素（體積率由1.0%增加至2.0%時(shí),彎拉強(qiáng)度提高率可達(dá)28.42%）。2.在對(duì)LSFRC、LHFRC和LSFFC的抗壓性能、抗拉性能和彎拉性能試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上,得出層布式鋼纖維混凝土結(jié)構(gòu)形式對(duì)素混凝土的抗壓強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度的提高率在5%左右;極限壓應(yīng)變提高率在30%左右;彎拉強(qiáng)度提高率在40%左右;LSFRC、LHFRC和LSFFC的彎曲韌性指數(shù),I₁₀分別是素混凝土的5.47、7.04和10.32倍。3.根據(jù)混凝土彎拉試件的裂縫開(kāi)展過(guò)程、破壞特點(diǎn)和斷面掃描電鏡照片,在分析LSFRC、LHFRC增強(qiáng)機(jī)理的基礎(chǔ)上,得出層布式鋼纖維混凝土試件的破壞屬于塑性破壞。其彎拉試件從受荷到破壞經(jīng)歷了微觀裂縫產(chǎn)生、裂縫穩(wěn)定擴(kuò)展、裂縫貫通和構(gòu)件破壞四個(gè)階段。4.在系統(tǒng)試驗(yàn)和理論分析的基礎(chǔ)上,研究了LSFRC和LHFRC的概率分布規(guī)律,獲得了不同失效概率下的疲勞壽命和雙對(duì)數(shù)疲勞方程;研究了LSFRC和LHFRC的損傷規(guī)律;獲得了層布式鋼纖維混凝土結(jié)構(gòu)疲勞變形曲線的影響規(guī)律。5.在系統(tǒng)試驗(yàn)和理論分析的基礎(chǔ)上,研究了層布式鋼纖維混凝土結(jié)構(gòu)主要的耐久性能指標(biāo)（孔隙率、干縮性能、抗?jié)B性能、抗凍性能、抗沖擊性能和耐磨性能等）;分析了其耐久性增強(qiáng)機(jī)理;得出結(jié)論:LHFRC的孔隙率比素混凝土（C,PlainConcrete）低43.9%,且小直徑孔所占比例多,孔隙分布更均勻;齡期180天時(shí),LHFRC的干縮率比C的降低了26.9%;LHFRC的滲水高度比C降低了21.3%;75次凍融循環(huán)后,LHFRC的抗壓強(qiáng)度僅降低了1.9%,相對(duì)動(dòng)彈性模量降低了19.1%,質(zhì)量基本上沒(méi)有損失;LSFRC的抗沖擊韌性比C的提高了127.85%;LSFFC的單位面積磨損量比C的提高了26.31%。6.構(gòu)建了LSFRC梁的彎拉本構(gòu)模型;給出了LSFRC梁模擬結(jié)果和破壞特征;比較了LSFRC與C的荷載-撓度曲線和受力特征;得出了層布式鋼纖維能有效提高混凝土后期延性的結(jié)論;模擬分析了不同參數(shù)下層布式鋼纖維混凝土的力學(xué)特性。7.構(gòu)建了LSFRC、LHFRC和LSFFC復(fù)合路面板的有限元計(jì)算模型;研究了路面板板長(zhǎng)、板厚、鋼纖維體積率和基體混凝土彈性模量在行車荷載、溫度作用下的變化規(guī)律;得出了荷載應(yīng)力隨板厚的增加而降低（板厚每增加2cm,LHFRC和LSFFC路面板的荷載應(yīng)力降低最大幅度約6%）、溫度應(yīng)力隨著板厚的增加表現(xiàn)為先增加后降低的結(jié)論。8.給出了LSFRC、LHFRC和LSFFC復(fù)合路面板設(shè)計(jì)的主