层布式钢纤维混凝土力学行为研究及在路面工程中的应用

摘要

作为一种具有比普通混凝土更优良的抗弯、抗裂、耐疲劳、耐磨耗、高韧度等力学性能的新型建筑材料，钢纤维混凝土已受很多建筑工程的青睐。但钢纤维混凝土的昂贵造价却大大地限制了它的发展与利用，因此，如何降低钢纤维混凝土造价的问题已受到人们的普遍关注。本文研究的层布式钢纤维混凝土（LayerSteel Fiber Reinforced Concrete，简称LSFRC）路面结构正顺应了这一思想，这种结构形式即把少量钢纤维均匀分布于路面板的上下表层一定厚度内，而中间仍为素混凝土。这种钢纤维混凝土路面结构在不影响其力学性能的条件下却明显地降低了钢纤维的用量，因此层布式钢纤维混凝土路面是一种值得进行理论研究和实践推广运用的路面结构型式。
　　 本文主要从力学角度出发，研究了层布式钢纤维混凝土的力学性能及层布式钢纤维混凝土路面结构在行车荷载作用下的力学分析。
　　 本文采用试验研究为手段，主要研究内容如下：
　　 1、研究了水灰比、钢纤维体积掺量和钢纤维长径比对层布式钢纤维混凝土抗压、抗劈裂及抗折强度的影响规律，并同时观察其破坏形态。
　　 2、对层布式钢纤维混凝土增强增韧机理进行了分析，提出了层布式钢纤维混凝土弯拉梁的理论分析模型。
　　 3、通过混凝土三点弯曲试验研究了层布式钢纤维混凝土的断裂性能，分析钢纤维体积掺量和钢纤维长径比对层布式钢纤维混凝土的断裂性能的影响规律。
　　 本文通过理论分析，建立路面力学模型，对层布式钢纤维混凝土路面进行行车荷载应力分析，提出了两种层布式钢纤维混凝土路面力学计算方法，并采用ANSYS 有限元数值分析方法进行了层布式钢纤维混凝土路面应力分析。
　　 本文简要地概述了层布式钢纤维混凝土路面的施工方法及质量保证措施，提出了层布式钢纤维混凝土这种路面结构的一些优缺点，期望通过这些工作能较全面地了解层布式钢纤维混凝土的性能并有助于工程实际应用。