混雜鋼纖維聚合物改性水泥混凝土特殊鋪裝材料性能研究.pdf

1、聚合物改性混凝土與鋼纖維混凝土是兩種優(yōu)異的路面材料，有很多優(yōu)點(diǎn)，但也有不足。本文運(yùn)用復(fù)合材料設(shè)計(jì)思想，將聚合物改性混凝土與鋼纖維混凝土復(fù)合化，把聚合物改性混凝土良好的變形能力、抗?jié)B性、耐磨抗滑性、低收縮性與鋼纖維混凝土優(yōu)異的抗彎拉、抗沖擊、抗疲勞性集于一體，形成混雜鋼纖維聚合物改性混凝土。利用掃描電鏡從微觀角度研究了聚合物改性機(jī)理，運(yùn)用復(fù)合力學(xué)理論、纖維間距理論、裂紋尖端閉合力模型從理論角度分析了鋼纖維阻裂機(jī)理;建立鋼纖維阻裂有限元模型

2、，從有限元模擬角度分析了鋼纖維對(duì)裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子和最大拉應(yīng)力影響。研究了混雜鋼纖維聚合物改性混凝土在不同鋼纖維摻量下多個(gè)方面的性能，并設(shè)置素混凝土、鋼纖維混凝土、聚合物改性混凝土作為對(duì)照。這些性能包括:工作性、收縮性和抗壓、抗折、斷裂韌性與斷裂能、抗沖擊等基本力學(xué)性能以及抗高溫、抗高溫+水、抗硫酸鹽、抗凍等耐久性能。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴混雜鋼纖維聚合物改性混凝土中聚合物網(wǎng)狀薄膜、超短超細(xì)鋼纖維與波紋型鋼纖維一起組成多層

3、次的阻裂網(wǎng)絡(luò)，聚合物網(wǎng)狀薄膜、超短超細(xì)鋼纖維阻止或延緩混凝土內(nèi)部微小裂縫的產(chǎn)生與擴(kuò)展，波紋型鋼纖維則進(jìn)一步阻止宏觀裂縫的發(fā)展，引起裂縫擴(kuò)展的能量被大量消耗在克服這個(gè)多層次的阻裂網(wǎng)中。⑵聚合物的加入能提高混凝土保水性，改善其工作性。⑶聚合物與鋼纖維能有效減小混凝土收縮，減小因收縮應(yīng)力引起的混凝土內(nèi)部損傷。⑷當(dāng)鋼纖維摻量較低時(shí)，一般總體積摻量小于3％，鋼纖維對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度略有提高，而當(dāng)鋼纖維摻量較高，一般4％以上，抗壓強(qiáng)度會(huì)略有降低。⑸相

4、對(duì)素混凝土，混雜鋼纖維聚合物改性混凝土抗壓峰值力略小，但其彈性模量更小，試件破壞時(shí)豎向位移更大，消耗壓力機(jī)做功更多。⑹鋼纖維的加入能明顯提高混凝土的抗折強(qiáng)度，提高幅度為22％～62％，且波紋型鋼纖維對(duì)混凝土試件抗折強(qiáng)度貢獻(xiàn)大于超短超細(xì)鋼纖維。⑺混雜鋼纖維聚合物改性混凝土荷載-撓度曲線峰值過后，會(huì)出現(xiàn)明顯的齒狀形狀，曲線上一個(gè)個(gè)較大的鋸齒是一根根波紋型鋼纖維被拔出，大鋸齒上升段表示鋼纖維被拔出的過程，下降段則為對(duì)應(yīng)鋼纖維被拔出后，承載力下

5、降。⑻混雜鋼纖維聚合物改性混凝土具有優(yōu)異的變形能力，極限拉應(yīng)變是素混凝土的4-6倍。⑼相對(duì)鋼纖維混凝土，混雜鋼纖維聚合物改性混凝土具有更大的斷裂韌性與斷裂能以及更好的延性，其中斷裂韌性提高幅度為5.3％～33.8％，斷裂能提高幅度為9.8％～107.2％。⑽隨鋼纖維體積摻量提高，混雜鋼纖維聚合物改性混凝土發(fā)生初裂、破壞對(duì)應(yīng)沖擊次數(shù)增多，混凝土沖擊韌性增大，且破壞時(shí)主裂縫由一條變?yōu)槎鄺l。⑾相對(duì)鋼纖維混凝土，混雜鋼纖維聚合物改性混凝土具有更