钢纤维增强聚合物改性混凝土疲劳性能

图#
钢纤维增强聚合物改性混凝土 " !图 !
的疲劳性能，对疲劳破坏时的循环次数取对数作为横 坐标，而相应的应力水平作为纵坐标，就可得到单对 数形式的 " 67 ! 疲劳曲线。很多文献已表明疲劳寿命 ! 的对数与应力水平比成线性关系，由此，可得如图 $ 和图 # 所示的钢纤维混凝土和钢纤维增强聚合物改性 混凝土的单对数疲劳曲线图。由线性回归的方法得两 者的疲劳方程分别为： 钢纤维混凝土 " 8 !"/0! 1 9 !"!*) #67 ! # 8 !"/$$ ) 钢纤维增强聚合物改性混凝土 （3）
目前在水泥混凝土桥面铺装材料方面，大多数水 泥混凝土桥面铺装对铺装材料的要求与梁板体的没什 么两样，只是在强度上要求高一个等级。没有注意桥 面铺装是一种功能性罩面而非结构性罩面的要求，只 追求材料方面的强度，而忽略了对材料韧性、冲击、 及变形性能方面的研究开发。 国内外目前采用的铺装材料主要为普通混凝土、 聚合物水泥混凝土、聚合物混凝土、聚丙烯纤维混凝 土和钢纤维混凝土，其中以普通混凝土、防水混凝 土、聚合物混凝土和钢纤维混凝土居多，这些混凝土 由于填料本身的单调性，导致各自有各自的优缺点。 钢纤维增强聚合物改性混凝土利用了钢纤维混凝土、 聚合物水泥混凝土和防水混凝土的优点，各种材料间 相互补充，使得缺点被克服，优点被发挥，形成了各
（&） ! , !(&"! D $ F ’(’** ! % , ’(C"* " 式中， ! 为应力水平比； $ 为疲劳破坏时的循环次 数； % 为相关系数。 由图和拟合方程可以很明显看出，试件的疲劳寿 命与应力水平有很大的关系，在低应力水平下，疲劳
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第 00 卷
寿命次数以幂指数的形式增长，在 !"#$ 应力水平下， 钢纤维混凝土和钢纤维增强聚合物改性混凝土的疲劳 寿命都相当于趋于无限。
疲劳寿命 ! % )!* 次 !"))# 3"!!2$ )"!)$1 )$2"/032 !"31 !"01!1 )!"!)*3 )1"0**0 *"*# 00"01 #"0#32 /$"2/33 0!! 0!!
平均极限 纤维含量 纤维长 乳胶含量 试验应 静荷载 % &’ 径比 力比 %( %( /"21 /"21 /"21 /"21 /"21 /"21 /"21 /"21 /"21 /"21 /"21 /"21 /"21 /"21 ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) $! $! $! $! $! $! $! $! $! $! $! $! $! $! )! )! )! )! )! )! )! )! )! )! )! )! )! )! !"/$) !"1$ !"1$ !"13/ !"13/ !"13/ !"2$ !"2$ !"2$ !"20$ !"2 !"2 !"#*1 !"#*1
收稿日期：!##D #D #" ! !
方面力学性能较为全面的新型混凝土铺装材料，是理
［A W !］ 。 想的桥面铺装材料
本文通过混凝土试件的疲劳试验，得到钢纤维混 凝土 （ IJ8M ） 和 钢 纤 维 增 强 聚 合 物 改 性 混 凝 土 （ IJ8KLM）在疲劳载荷下的疲劳强度，探讨两种不同 材料的破坏形式及其机理，绘制疲劳性能曲线和一定 可靠度下的疲劳寿命曲线。 ; 试验 试验材料 疲劳试件制作采用的原材料为：广州石井水泥厂 生产的 D!$ X 普通硅酸盐水泥；砂为河砂，砂子的含 水量 与 含 泥 量 分 别 为 !?#DY 、 #?HY ，细 度 模 数 为 !?DA，为中砂。碎石采用人工轧制花岗岩碎石， $ W
表!
混凝土类型 普通混凝土 钢纤维混凝土
! 0 * 距离处各布一处应变片，应变片的标距为 -’##， 采用东华软件公司的 B>"C%D 型动态应变仪对应变片 的信号进行 E 0 B 转换和分析，采样频率 !’’>?。
图!
疲劳荷载谱
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试验结果及分析 静载应力应变曲线 如图 & 所示，为普通混凝土、钢纤维混凝土和钢
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纤维增强聚合物改性混凝土三者的准静态抗折应力应 变曲线。从图中可观察到普通混凝土是脆性断裂，断 裂后应力直线下降，钢纤维混凝土由于钢纤维的掺入 而呈延性，而钢纤维增强聚合物改性混凝土由于钢纤 维与聚合物的共同作用其断裂韧性最好，应力应变曲 线下降最为平缓。
抗折疲劳强度试件配合比表
基准配合比 试件编号 聚灰比 0 . 纤维比 0 . （水泥 + 砂 + 碎石 + 水） 12 $342 ’ ’ " ’ ! ! ! + !(-& + &(&% + ’(*
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钢纤维混凝土疲劳试验结果
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图 " # 种材料静载应力 应变曲线 !
［)］ ! $ 疲劳曲线 ! 表 & 和表 % 分别为钢纤维混凝土和钢纤维增强聚
合物改性混凝土试件的疲劳试验结果，根据低一级应 力水平下的疲劳寿命的次数要比高一级应力水平下的 疲劳寿命次数高的原则，舍去表 &、表 % 中某些点， 这样，就可把不同试件在各应力水平对应下的疲劳寿 命次数描绘到图 %、图 *。如此，就可得到如图 % 和 图 * 的钢纤维混凝土和钢纤维增强聚合物改性混凝土 的原始 ! $ 图，对数据点进行拟合就可得幂指数形 ! 式的疲劳寿命方程。分别为： 钢纤维混凝土 ! , ’(C*D C $ F ’(’&" % , ’(C"& D 钢纤维增强聚合物改性混凝土 （!）
表"
试件编号 +,-45.!) +,-45.!0 +,-45.!3 +,-45.!* +,-45.!$ +,-45.!# +,-45.!2 +,-45.!1 +,-45.!/ +,-45.)! +,-45.)) +,-45.)0 +,-45.)3 +,-45.)*