改性聚酯纤维对机场水泥混凝土的增韧阻裂效果分析

为增强机场水泥混凝土的韧性,提升道面结构的抗开裂能力,制备了聚酯纤维(FC)、聚乙烯醇纤维(PVA)和聚丙烯粗纤维(PP)混凝土。以砂率、FC纤维掺量和减水剂掺量为影响因素,28 d抗折强度为响应值,采用响应面法确定了FC纤维混凝土的最佳配比。采用三点弯曲韧性试验和三点弯曲断裂试验,分析了纤维的增韧阻裂机理。结果表明:砂率、FC纤维掺量和减水剂掺量之间存在交互作用,三者对混凝土28 d抗折强度的影响程度排序为FC纤维掺量>减水剂掺量>砂率,最佳配比为砂率34%、FC纤维掺量1.4 kg/m^(3)、减水剂掺量2%。三种纤维P-δ曲线拐点处的荷载峰值和挠度显著提高,拐点尖锐程度下降。相较于素混凝土,FC、PVA和PP纤维混凝土的断裂韧性分别提高了125.8%、118.4%和87.1%,起裂韧度分别提升了38.7%、33.9%和25.2%,断裂韧度分别提升了87.1%、73.2%和55.6%。此外,FC、PVA和PP纤维混凝土开裂过程中所需的断裂能分别提升了216.2%、193.2%和162.9%。结合能量平衡理论,纤维通过能量传递的方式在混凝土中起到增韧阻裂作用,FC纤维的增韧阻裂效果相对显著。

不同环境温度对纤维混凝土路面收缩开裂的演化规律研究

为研究不同温度条件下纤维混凝土路面结构的收缩开裂过程,文章通过室内混凝土路面板干缩试验,探讨了不同环境温度(10℃,30℃,60℃)下纤维混凝土路面收缩变形规律,分析了环境温度和纤维掺加方式对路面混凝土表面裂缝开裂宽度及裂缝面积密度变化规律,研究结果表明:掺入纤维可以有效地改善混凝土的收缩性能,降低裂缝宽度和开裂面积密度。随着温度的升高,混凝土的收缩裂缝宽度和开裂面积密度呈增加趋势。尼龙纤维的吸水性强,会增加混凝土的湿度收缩,聚乙烯醇纤维(PVA纤维)的高拉伸强度和高模量,能够有效增强混凝土的抗拉强度和刚度。聚丙烯纤维(PP纤维)能够有效降低水泥混凝土路面的收缩开裂行为,PP纤维混凝土路面板表层的裂缝宽度和裂缝面积密度较普通混凝土路面板显著降低。

轻型组合桥面体系的经济型层间黏结方案与应用研究

为解决表面铺装层早期破坏和正交异性钢桥面板疲劳开裂的技术难题,近年出现了钢-混轻型组合桥面体系的方案,将高性能混凝土通过抗剪钉与钢箱梁结为整体,表面层采用35 mm~50 mm沥青混合料,其中刚柔界面黏结性能是该方案实施成败的关键。依托珠海市金海公路大桥钢桥面铺装工程,针对“FRC+SMA10”轻型组合桥面体系的铺装层层间黏结性能展开研究,先通过Midas构建桥面铺装数值模型,分析了重载交通下层间最大应力分布情况,后通过试验分析了沥青层混合料设计、封层碎石撒布量因素对铺装层层间黏结性能的影响,最后推荐了最优施工方案。试验结果表明:1)沥青层混合料级配对层间黏结强度影响显著,采用细型混合料级配有助于提高铺装结构层间黏结强度;沥青用量和碎石撒布量存在最佳用量,当沥青用量为1.8 kg/m^(2)、最佳碎石撒布量为8 kg/m^(2)时,轻型组合桥面体系的层间黏结性能最优;2)采用优化后的同步碎石黏层方案,能满足有限元模型计算的最大剪应力要求,依托实体工程跟踪观测,应用效果良好,该方案具有较好的经济效益,可推广应用于同类工程。

FC纤维混凝土在机场道面施工中的应用

长期以来,机场道面经常出现断角、断板、掉边等现象,产生大量砂粒,容易造成发动机、轮胎损坏,甚至导致飞机发生事故。而采用FC纤维混凝土能有效解决道面龟裂破坏、道面耐久性病害等问题,显著减少飞机运营过程中FOD的产生,降低机场道面的维护成本和难度。基于此,文章深入研究了FC纤维混凝土在机场道面施工中的应用。

机场道面合成纤维混凝土的耐久性

为了提高道面混凝土的耐久性,在室内对单丝聚丙烯、网状聚丙烯和聚丙烯腈纤维混凝土进行了抗渗性、抗冻性和耐磨性试验。抗渗性试验采用静水压力法和氯离子渗透法,抗冻性试验采用快冻法,耐磨性试验采用滚珠轴承法。试验结果表明：当纤维体积率为0·10%时,合成纤维混凝土的抗冻性和抗渗性比普通道面混凝土提高了40%~160%,纤维混凝土的耐磨度比普通混凝土提高了23%~50%;合成纤维的体积率为0·15%~0·18%时,混凝土的抗渗性与抗冻性最好。

机场道面纤维混凝土早期抗裂性试验方法探讨

机场道面一般采用干硬性混凝土铺筑,根据《纤维混凝土结构技术规程》中规定的抗裂试验条件对四种道面纤维混凝土进行抗裂试验,各试件均不开裂。因此该规程中的抗裂试验条件不适合道面纤维混凝土抗裂性的评价。通过大量室内试验,比较了不同风速、温度、湿度等环境条件和混凝土养护方式对合成纤维混凝土抗裂性的影响,结合道面混凝土施工的实际条件,提出了道面纤维混凝土抗裂试验中风速、温度、湿度和养护方法的建议。

道面合成纤维混凝土性能的试验与比较

通过室内试验,对道面中使用的聚丙烯和聚丙烯腈纤维混凝土的性能进行了研究,比较了工作性、抗折强度、抗裂性和抗冻性。试验表明在相同体积掺量时,聚丙烯腈混凝土的抗折强度、抗裂性、抗冻性均优于聚丙烯混凝土,但工作性略差。

钢纤维混凝土桥面铺装疲劳性能试验研究

为研究"剪力件+钢筋网+普通混凝土"和"剪力件+钢纤维混凝土"2种桥面铺装方案的抗疲劳性能,设计了5个桥面铺装结构模型,探讨了钢纤维、钢筋网、剪力件间距等对混凝土桥面铺装疲劳性能的影响规律.试验表明:剪力件间距对试件疲劳受力性能影响不明显;钢纤维混凝土结合剪力件的铺装方案克服了钢筋网难以定位的弱点,其抗疲劳性优于普通混凝土铺设钢筋网的铺装方案,且钢纤维能很好的限制混凝土中微裂缝的形成与发展.建议可以在混凝土桥面铺装层中取消钢筋网,而采用钢纤维混凝土结合剪力件的桥面铺装方案.

钢纤维混凝土的抗折疲劳方程

根据修订钢纤维混凝土结构设计与施工规程的需要 ,对钢纤维混凝土的抗折疲劳强度进行了研究。在分析钢纤维对钢纤维混凝土疲劳特性提高机理的基础上 ,提出钢纤维混凝土抗折的基本疲劳方程 ,以及在常用应力比范围内与现行水泥混凝土路面设计规范相衔接的设计疲劳方程。对比计算表明 ,新设计疲劳方程与现行钢纤维混凝土规程的设计疲劳方程计算结果非常接近 。

钢纤维混凝土复合层路面材料的力学性能

研究了钢纤维掺量为0～2.0%时对C40混凝土的力学性能的影响,并研究了最优配合比条件下不同组合尺寸的复合式混凝土的力学性能及经济性.结果表明:钢纤维混凝土的抗压强度随钢纤维掺量增加而增大,在钢纤维掺量为1.5%时,抗压强度提高27%,弯拉强度提高50%;钢纤维的掺入使混凝土的荷载位移关系由弹性变形破坏为主转变为弹塑性变形破坏形式,混凝土路面易脆性断裂的不良性能得到改善;钢纤维掺量为1.5%的钢纤维混凝土与普通混凝土按照1∶3的厚度比例组合成的两层式复合钢纤维混凝土具有良好的强度、抗变形性能和经济效益.

玄武岩纤维增强地质聚合物混凝土在机场道面快速修补中的应用研究

作为一种新型混凝土材料——地质聚合物混凝土(geopolymeric concrete,GC),凭借其优异的力学性能与耐久性,被应用于机场道面的快速修补。为研究玄武岩纤维对GC性能的改善能力,首先以矿渣与粉煤灰为原材料,并采用液体硅酸钠与NaOH作为碱激发剂,配制了纤维体积掺量分别为0、0.1%、0.2%、0.3%的玄武岩纤维增强地质聚合物混凝土(basalt fiber reinforced geopolymeric concrete,BFRGC),测试了标准养护3、7、28d的BFRGC的准静态力学性能,包括:抗压、抗折强度,并分析了玄武岩纤维对GC的增强机理。结果表明:玄武岩纤维能够有效地提高GC的抗压、抗折强度;当玄武岩纤维体积掺量为0.3%时,玄武岩纤维对GC抗压强度的改善效果达到最佳,尤其是早期抗压强度,标准养护3、7、28d时的强度增长因子(Strength Increase Factor,SIF)分别为37.76%、34.82%、31.52%;当玄武岩纤维体积掺量为0.1%时,对GC抗折强度的改善效果达到最佳,标准养护3、7、28d时的SIF分别为16.67%、16.22%、22.22%。由此可见,玄武岩纤维的掺入,使得GC的性能有了显著的改善。因此,BFRGC在机场道面快速修补中将会有更加广阔的应用前景。

纤维沥青混凝土的粘弹性分析

为了研究纤维沥青混凝土的粘弹性能,制作5种20个聚酯纤维沥青混凝土圆柱试件,在MTS810材料试验机上进行单轴静压蠕变试验,试验温度为45℃。根据粘弹性力学理论,采用"四单元五参数"模型(修正的Bugers模型)模拟纤维沥青混凝土的粘弹性能,其参数值由试验数据的数值拟合获得,提出了计入纤维掺量的"四单元五参数"粘弹性本构模型。应用该模型模拟了试验的加载过程,分析了纤维掺量对沥青混凝土粘弹性的影响。结果表明:不同纤维掺量下沥青混凝土的蠕变变形增量不同,但变化规律与普通沥青混凝土是一致的;粘弹性模型计算的纤维最佳平均用量为0.18%,试验结果为0.20%,两者基本接近,因此,本研究提出的粘弹性模型可作为理论研究和材料设计的参考。

掺加聚丙烯纤维对路面混凝土抗冲击韧性的影响

水泥混凝土是一种典型的脆性材料,如何改善承受车辆动荷载作用下的水泥混凝土路面板结构的抗冲击性能,是改善水泥混凝土路面使用性能的关键问题之一。参照美国混凝土协会混凝土抗冲击韧性试验方法,自制落锤冲击试验装置,在混凝土中掺加不同掺量的聚丙烯纤维,在满足工作性能的条件下,成型制作掺量不同的聚丙烯纤维混凝土进行冲击试验。采用初裂次数、终裂次数等指标对聚丙烯纤维混凝土的抗冲击韧性进行评定,并与基准混凝土试验结果进行对比。结果表明:当纤维掺量由0、0.6 kg/m30、.9 kg/m3增加到1.2 kg/m3时,其抗冲击韧性最大增长4.3倍。聚丙烯纤维大大提高混凝土抗冲击韧性的特性,对于承受动荷载的路面结构是非常有利的。

道面合成纤维混凝土弯曲疲劳试验

对两种合成纤维混凝土和普通混凝土的弯曲疲劳性能进行了试验和比较。结果表明掺入合成纤维能提高混凝土的抗疲劳性能。在相同应力比下,合成纤维混凝土的疲劳寿命是普通混凝土的1.8~2.6倍,对延长道面混凝土的使用年限有很大帮助。

复合式钢纤维混凝土路面研究

基于混凝土路面板的受力特点和钢纤维混凝土的工作特性,提出一种新型复合式钢纤维混凝土路面结构形式,并对复合式钢纤维混凝土路面进行了模拟双轮轴载试验研究和成本分析.结果表明,复合式钢纤维混凝土路面具有性能优越、造价低廉的特点.

层布式钢纤维混凝土路面的有限元分析

以弹性半空间地基板理论为基础,建立了层布式钢纤维混凝土路面结构的有限元计算模型。分别分析了层布式钢纤维混凝土路面在标准轴载作用下的荷载应力和处于公路自然区划Ⅲ的最大温度梯度下的温度应力。总结出不同横向缩缝间距、不同板厚及不同的交通等级对荷载应力和温度应力的影响,分析结果可供层布式钢纤维混凝土路面设计参考。

机场道面混掺纤维混凝土强度与抗弯韧性试验

为了降低机场道面混凝土脆性,通过混掺高性能粗聚烯烃纤维(PP)和细聚乙烯醇纤维(PVA)来提高道面混凝土韧性。通过四点弯曲试验,测得了梁试件荷载-挠度曲线,分析了2种纤维体积掺率混掺对改善三级配机场道面混凝土弯曲韧性的效果。结果表明:纤维混掺可明显改善混凝土抗弯韧性;PP的掺入使荷载-挠度曲线出现了2次峰值;PVA体积掺率为0.2%或0.4%时,随着PP掺率增加,韧性指标值P_(300),P_(75),P_(50)均呈增大趋势;PP掺率的增加对后期韧性指标值P_(75),P_(50)的提高更为显著;增加PVA掺率对提高第一峰值强度较为显著;PP和PVA分别以体积掺率1.1%和0.4%混掺时,机场道面混凝土抗弯韧性提高最为明显。

层布式钢纤维混凝土路面荷载应力分析

建立了层布式钢纤维混凝土路面的荷载应力计算模型,利用ANSYS软件对有限元法的收敛性进行了分析,并通过参数敏感性分析,得出了路面板长度、厚度、钢纤维掺量、基层顶面当量回弹模量Et、中层素混凝土模量等因素对荷载应力的影响规律。

机场道面合成纤维混凝土收缩变形性能

针对机场道面混凝土可能所处的环境,研究了不同养护条件下改性聚酯纤维混凝土和聚丙烯纤维混凝土的收缩变形性能,并对2种合成纤维混凝土的收缩变形性能进行了比较。结果表明,在各种养护条件下,掺入合成纤维均有利于减少混凝土的收缩,在相同掺量下,改性聚酯纤维的抗收缩性能优于聚丙烯纤维。

层布式钢纤维混凝土路面板的设计与施工

根据纤维混凝土结构技术规程和近年来层布式钢纤维混凝土路面工程应用成果,考虑设计和施工的要求,具体介绍了层布式钢纤维混凝土路面在设计和施工方面常用做法,可供工程实际参考应用。