钢纤维混凝土基本性能及市政构件应用试验研究

摘要

钢纤维混凝土（SFRC）作为一种新型复合材料，以其优良的抗拉、抗弯、阻裂、抗疲劳、高韧性等性能，日益得到国内外学术界和工程界的关注。在混凝土中掺入分散的钢纤维，能有效控制混凝土裂缝的扩展，使钢纤维与混凝土作为一个均匀的整体抵抗外力的作用。 目前国内城镇道路上铸铁井盖丢失问题严重，用钢纤维混凝土制作的井盖，既能满足井盖力学性能要求，又没有回收价值，能够有效解决铸铁井盖丢失问题，减少道路交通安全隐患。 本文通过对不同钢纤维体积率的30个立方体试块进行抗压强度试验，分析了钢纤维对普通混凝土的增强作用。通过对不同钢纤维体积率的30个小梁试件进行三分点加载抗折试验，研究了体积率对钢纤维混凝土抗折强度的影响。钢纤维混凝土抗折强度随体积率增大而增大，抗折强度的增强作用明显大于抗压强度。钢纤维的掺入，有效阻止了在荷载作用下复合材料裂缝的引发与扩展，减小了裂缝宽度，使混凝土的破坏形式由脆性破坏变为塑性破坏。 通过对9个钢筋钢纤维混凝土和3个无筋钢纤维混凝土井盖试件进行试验研究，分析了厚度对于钢筋钢纤维混凝土井盖强度及裂缝的影响，以及钢筋对于相同厚度钢纤维混凝土井盖的影响。结果表明，厚度为40mm的钢筋钢纤维混凝土井盖试件平均极限荷载为56kN；厚度为60mm的井盖平均极限荷载为122kN；厚度为80mm的井盖平均极限荷载为210kN。厚度为80mm的无筋钢纤维混凝土井盖试件平均极限荷载为173kN。不同厚度的钢纤维混凝土井盖能满足现行井盖行业标准中不同行车等级的承载力要求。通过使用大型有限元计算软件ABAQUS对井盖进行模拟计算，验证了试验结果的可靠性及运用该项技术的可行性。分析了钢纤维混凝土井盖的经济效益，其经济性优于铸铁井盖。