摘 要:在靜壓抗折試驗與疲勞試驗的基礎上建立鋼纖維增強聚合物改性混凝土與鋼纖維混凝土的疲勞方程,分析了在鋼纖維混凝土中加入聚合物對混凝土疲勞性能的改善作用,指出鋼纖維增強聚合物改性混凝土在橋面鋪裝應用中的耐久性,以提高橋面鋪裝層的使用品質和延長其使用壽命。
關鍵詞:鋼纖維混凝土,聚合物,疲勞,耐久性
中圖分類號: TU528. 572 文獻標識碼:A
橋面鋪裝層直接承受行車荷載、梁體變形和環境因素的作用,既是保護層又是受力層,應具有足夠的強度和良好的整體性,并能滿足抗裂、抗沖擊、耐磨性能等各項要求。隨著交通量的不斷增加,對橋面鋪裝層的要求也越來越高,其各項路用性能尤其是耐久性能更加受到人們的重視。
鋼纖維混凝土(SFRC) 在近些年的橋面鋪裝工程應用中得到了廣泛的發展,與素混凝土相比,鋼纖維混凝土有較高的抗彎拉強度、耐磨性、耐用熱性、耐沖擊性以及較高的疲勞強度,在很大程度上改善了混凝土的各項路用性能。同時,由于鋼纖維的加入,也較大地提高了混凝土的脆性,使混凝土的柔韌性顯著降低。在鋼纖維混凝土中加入聚合物即得到鋼纖維增強聚合物改性混凝土(SFRPMC) ,可較大地改善混凝土的韌性,且鋼纖維與聚合物的協同作用將明顯克服其弱點,使各組分性能得到充分發揮,提高橋面鋪裝層的使用耐久性。
1 彎曲疲勞試驗
1. 1 試驗原材料
水泥:32. 5 普通硅酸鹽水泥;
砂:河砂,細度模數為2. 82 ,連續級配;
石子:碎石,最大粒徑20 mm ,連續粒徑,級配合格;
外加劑:FSW27 型引氣減水劑;
鋼纖維:江蘇宜興軍威鋼纖維廠生產的剪切型鋼纖維,其長徑比為50 ;
聚合物:齊魯石化生產的水泥改性專用丁苯乳膠乳液,固含量為50 %。
1. 2 試驗配合比(見表1)
為了同鋼纖維混凝土進行比較,鋼纖維增強聚合物改性混凝土除另外加入聚合物乳膠外,其他材料與鋼纖維混凝土相同。
1. 3 試件制作與養護
彎曲疲勞試驗的試件用150 mm ×150 mm ×550 mm 的模具澆筑。試件制作24 h 后脫模,在標準養護室養護28 d 后開始疲勞試驗,試驗前7 d 從養護室取出晾干。
2 試驗結果與分析
2. 1 抗折強度(見表2)
試驗結果表明,在聚灰比為5 %時,鋼纖維增強聚合物改性混凝土與鋼纖維混凝土的抗彎拉強度并無較大差距,這說明摻入乳膠并不一定能夠提高鋼纖維混凝土的抗折強度。
2. 2 彎曲疲勞特性
鋼纖維增強聚合物改性混凝土的應力比與疲勞壽命間的關系可以采用與普通混凝土相似的形式,即:
σ1/σ=α- βlg Nt 。
式中:σ1 ———疲勞強度,MPa ;
σ———靜載一次作用下的極限彎拉應力,MPa ;
α,β———回歸參數,由試驗條件、加載方式及材料特性等因
素決定;lg Nt ———疲勞破壞次數。
試驗結果(見表3) 顯示,鋼纖維增強聚合物改性混凝土在聚灰比為5 %時,疲勞性能可較鋼纖維混凝土有顯著增強。乳膠聚合物的摻入與鋼纖維的共同作用能提高混凝土的斷裂韌性,從而提高混凝土的抗折疲勞性能。鋼纖維增強聚合物改性混凝土的疲勞曲線變陡,疲勞壽命隨應力變化的敏感程度也有所增加(見圖1) 。由疲勞方程可以發現,隨應力比的增大,鋼纖維增強聚合物改性混凝土的疲勞壽命將成倍的增長,即鋼纖維增強聚合物改性混凝土在重交通荷載作用下具有優良的壽命。由此可見,鋼纖維增強聚合物改性混凝土的疲勞性能有所提高,但同時也提高了混凝土的應力敏感程度。
3 結語
橋面鋪裝層是橋梁結構中非常重要的組成部分,鋼纖維增強聚合物改性混凝土應用于橋面鋪裝,改善了混凝土的韌性,使其更能適應重交通荷載作用,有利于提高橋面鋪裝層的使用品質和延長其使用壽命,具有明顯的質量保證,會產生較高的經濟和社會效益。
參考文獻:
[1]孫 林,劉 巍. 建筑材料的未來發展趨勢[J ] . 山西建筑,2005 ,31 (12) :1292130.
[2]雷登峰. 鋼纖維混凝土增強機理及施工技術[J ] . 山西建筑,2004 ,30 (12) :81282.
