摘 要:在靜壓抗折試驗(yàn)與疲勞試驗(yàn)的基礎(chǔ)上建立鋼纖維增強(qiáng)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(duì)混凝土疲勞性能的改善作用,指出鋼纖維增強(qiáng)聚合物改性混凝土在橋面鋪裝應(yīng)用中的耐久性,以提高橋面鋪裝層的使用品質(zhì)和延長(zhǎng)其使用壽命。
關(guān)鍵詞:鋼纖維混凝土,聚合物,疲勞,耐久性
中圖分類號(hào): TU528. 572 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
橋面鋪裝層直接承受行車荷載、梁體變形和環(huán)境因素的作用,既是保護(hù)層又是受力層,應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和良好的整體性,并能滿足抗裂、抗沖擊、耐磨性能等各項(xiàng)要求。隨著交通量的不斷增加,對(duì)橋面鋪裝層的要求也越來(lái)越高,其各項(xiàng)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(yīng)用中得到了廣泛的發(fā)展,與素混凝土相比,鋼纖維混凝土有較高的抗彎拉強(qiáng)度、耐磨性、耐用熱性、耐沖擊性以及較高的疲勞強(qiáng)度,在很大程度上改善了混凝土的各項(xiàng)路用性能。同時(shí),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(qiáng)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(xié)同作用將明顯克服其弱點(diǎn),使各組分性能得到充分發(fā)揮,提高橋面鋪裝層的使用耐久性。
1 彎曲疲勞試驗(yàn)
1. 1 試驗(yàn)原材料
水泥:32. 5 普通硅酸鹽水泥;
砂:河砂,細(xì)度模數(shù)為2. 82 ,連續(xù)級(jí)配;
石子:碎石,最大粒徑20 mm ,連續(xù)粒徑,級(jí)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(chǎn)的剪切型鋼纖維,其長(zhǎng)徑比為50 ;
聚合物:齊魯石化生產(chǎn)的水泥改性專用丁苯乳膠乳液,固含量為50 %。
1. 2 試驗(yàn)配合比(見(jiàn)表1)
為了同鋼纖維混凝土進(jìn)行比較,鋼纖維增強(qiáng)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(yǎng)護(hù)
彎曲疲勞試驗(yàn)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(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)28 d 后開(kāi)始疲勞試驗(yàn),試驗(yàn)前7 d 從養(yǎng)護(hù)室取出晾干。
2 試驗(yàn)結(jié)果與分析
2. 1 抗折強(qiáng)度(見(jiàn)表2)
試驗(yàn)結(jié)果表明,在聚灰比為5 %時(shí),鋼纖維增強(qiáng)聚合物改性混凝土與鋼纖維混凝土的抗彎拉強(qiáng)度并無(wú)較大差距,這說(shuō)明摻入乳膠并不一定能夠提高鋼纖維混凝土的抗折強(qiáng)度。
2. 2 彎曲疲勞特性
鋼纖維增強(qiáng)聚合物改性混凝土的應(yīng)力比與疲勞壽命間的關(guān)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(qiáng)度,MPa ;
σ———靜載一次作用下的極限彎拉應(yīng)力,MPa ;
α,β———回歸參數(shù),由試驗(yàn)條件、加載方式及材料特性等因
素決定;lg Nt ———疲勞破壞次數(shù)。
試驗(yàn)結(jié)果(見(jiàn)表3) 顯示,鋼纖維增強(qiáng)聚合物改性混凝土在聚灰比為5 %時(shí),疲勞性能可較鋼纖維混凝土有顯著增強(qiáng)。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(qiáng)聚合物改性混凝土的疲勞曲線變陡,疲勞壽命隨應(yīng)力變化的敏感程度也有所增加(見(jiàn)圖1) 。由疲勞方程可以發(fā)現(xiàn),隨應(yīng)力比的增大,鋼纖維增強(qiáng)聚合物改性混凝土的疲勞壽命將成倍的增長(zhǎng),即鋼纖維增強(qiáng)聚合物改性混凝土在重交通荷載作用下具有優(yōu)良的壽命。由此可見(jiàn),鋼纖維增強(qiáng)聚合物改性混凝土的疲勞性能有所提高,但同時(shí)也提高了混凝土的應(yīng)力敏感程度。
3 結(jié)語(yǔ)
橋面鋪裝層是橋梁結(jié)構(gòu)中非常重要的組成部分,鋼纖維增強(qiáng)聚合物改性混凝土應(yīng)用于橋面鋪裝,改善了混凝土的韌性,使其更能適應(yīng)重交通荷載作用,有利于提高橋面鋪裝層的使用品質(zhì)和延長(zhǎng)其使用壽命,具有明顯的質(zhì)量保證,會(huì)產(chǎn)生較高的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
參考文獻(xiàn):
[1]孫 林,劉 巍. 建筑材料的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)[J ] . 山西建筑,2005 ,31 (12) :1292130.
[2]雷登峰. 鋼纖維混凝土增強(qiáng)機(jī)理及施工技術(shù)[J ] . 山西建筑,2004 ,30 (12) :81282.
