玄武岩纤维机场道面混凝土弯曲疲劳性能试验研究.pdf
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1、第 3 8卷第 3 期 2 0 1 2年 6月 四川建筑科学研究 S i c h u a n B u i l d i n g S c i e n c e 5 9 玄武岩纤维机场道面混凝土弯曲疲劳性能试验研究 吴永根 , 李文蕾 , 黄命辉 , 刁军亮 ( 1 空军工程大学工程学院, 陕西 西安7 1 0 0 3 8 ; 2 中南航空港建设公司 , 湖南 衡阳4 2 1 0 0 1 ; 3 中航第九工程总队, 四川 成都6 1 1 4 3 1 ) 摘要: 通过弯曲疲劳试验, 对比分析研究了玄武岩纤维道面混凝土和普通道面混凝土的弯曲疲劳性能, 并得出疲 劳方程。试验结果表明: 掺入玄武岩纤维后能明
2、显提高普通道面混凝土的抗弯曲疲劳性能, 玄武岩纤维道面混凝 土的疲劳寿命是普通道面混凝土的 2 1 55 9 5倍 , 且疲劳寿命均服从两参数威布尔分布。本文的试验研究结果 为玄武岩纤维在机场道面混凝土中的实际应用提供了依据。 关键词: 玄武岩纤维; 机场道面混凝土 ; 疲劳寿命 ; 疲劳方程 ; P一 s 一曲线 中图分类号: T U 5 0 2 文献标识码: A 文章编号: 1 0 0 81 9 3 3 ( 2 0 1 2 ) 0 30 5 9一o 4 Ex pe r i me n t a l s t ud y o n b e n d i n g f a t i g u e p r o p
3、 e r t i e s o f b a s a l t fib e r r e i n f o r c e d c o n c r e t e f o r a i r p o r t p a v e me n t WU Yo n g g e n , L I We n l e i ,HUANG Mi n g h u i , DI AO J u n l i a n g 3 ( 1 E n g i n e e r i n g C o l l e g e , A j r F o r c e E n g i n e e r i n g U n i v e r s i t y , X i a n 7 1
4、 0 0 3 8 , C h i n a ; 2 C e n t e r - s o u t h Ai r p o r t C o n s t r u c t i o n C o mp a n y , He n g y a n g 4 2 1 0 0 1, C h i n a; 3 N o 9 E n g i n e e r i n g C o r p s o f C h i n a A i rpo r t , C h e n g d u 6 1 1 4 3 1 , C h i n a ) Ab s t r a c t : An a 1 ) , z e a n d c o mp a r e w
5、i t h t h e b e n d i n g f a t i g u e p r o per t i e s o f b a s alt fi b e r r e i n f o rce d c o n c r e t e f o r a i r p o r t p a v e me n t a n d p l a i n p a v e me n t c o n c r e t e b y b e n d i n g f a t i g u e t e s ti n g i n l a b o r a t o r y, a n d o b t ain s t h e f a t i g
6、ue e q u a ti o n T e s t r e s u l t s i n d i c a t e t h a t t h e a n ti f a t i gu e p r o p e r t y o f p a v e me n t c o n c ret e c a n be i mp r o v e d e v i d e n t l y b y t h e b a s alt fi be r be i n g m i x e d i n t o , f a t i g u e l i f o o f b asalt fi b e r r e i n f o r c e d
7、 p a v e me n t c o n c r e t e i s 2 1 55 9 5 ti me s o f t h o s e o f p l a i n p a v e me n t c o n c r e t e, b o t h f a t i gue l i f e C an be d e s c ribed b y t w o p a r a me t e rs We i B u U dis t r i b u t i o n T h e s t u d y res u l t s i n t h e p a p e r p r o v i d e t h e e x p
8、e ri me n t al b a s i s f o r t h e印 p l i e a t i o n o f b a s alt fi b e r i n a i r p o rt p a v e me n t e n gi n e e ri n g c o n s t ruc t i o n p r a c ti c e Ke y wo r d s : b asalt fi b e r ; air p o rt p a v e me n t c o n c r e t e ; f a t i gu e l i f e; f a t i gu e e q u a t i o n ;
9、P- S - -N c u r v e U 刖 罱 机场混凝土道面供飞机起飞降落反复使用, 需 要承受大量弯拉荷载反复作用, 因此, 道面混凝土的 抗弯曲疲劳 陛能对于混凝土 自身的性能发挥和机场 跑道的使用寿命都有着非常重要的意义。玄武岩纤 维 ( B a s a l t F i b e r ) 有着优异的各项性能 , 笔者前期 强度试验结果表明 , 玄武岩纤维掺人 到道面混凝土 中, 对于其抗折强度的增强效果比较理想( 2 8 d抗 折强度提高 1 0 3 2 到 1 9 8 0 ) 。本试验主要将对 收稿 日期 : 2 0 1 0 1 2 1 6 作者简介 : 吴 永根( 1 9 6 9
10、一) , 男 , 上海人 , 副教授 , 博士 , 研究方 向为 机场施工与材料。 E m a i l : wu y o ng g e n l 1 6 3 e o m 抗折强度提高较理想的4 0 IT U T I 4 0 tx m玄武岩纤维 以0 1 0 的体积掺量与普通机场道面混凝土进行 弯曲疲劳试验, 通过对比试验研究, 分析玄武岩纤维 对于道面混凝土抗弯曲疲 劳性能 的影响规律 , 根据 对数正态分布理论和威布尔( We i B u l 1 ) 分布理论 , 得 出其相应的弯曲疲劳方程并进行深人分析和讨论, 为玄武岩纤维在机场道面施工 中的推广应用提供研 究参考和技术支持。 1 试验概述
11、 1 1 配合比 根据 G J B I 5 9 6 - - - - 9 1 机场道面混凝土性能及配 合比设计要求 进行试验配制。机场道面混凝土 以抗折强度为设计指标 , 本试验道面混凝土 2 8 d设 四川建筑科学研究 第3 8卷 计抗折强度为 5 0 M P a , 和易性要求维勃稠度 l 5 3 0 S 。经过试配与调整确定试验用配合 比为: 水 泥 3 3 0 , 水 1 5 2 , 砂 6 9 3 , 石 1 3 0 2 , 砂率为 0 3 6 , 用外掺 法将玄武岩纤维以0 1 0 的体积掺量掺入。 1 2 试验用原材料 水泥: 陕西耀县秦岭牌 P O 4 2 5 R普通硅酸盐 水泥
12、 , 2 8 d抗折强度 8 8 M P a , 抗压强度 4 8 8 MP a , 密度 3 1 0 g c m ; 砂: 灞河 中砂 , 细度模数为 2 7 3 , 属 区, 级配合 格, 含 泥量 1 0 , 表 观密 度 2 6 3 0 k g m , 堆积密度 1 5 0 3 k g m ; 石: 陕西泾 阳石灰 岩 碎石 , 5 2 0 m m和 2 0 4 0 mm两级配, 级配 比例为 4 5 : 5 5 , 级配合格, 表观密度 2 7 8 0 k g m , 堆积密度 1 5 9 0 k g m ; 水 : 普通饮用水 ; 玄武岩纤维 : 试验采用 四川航天拓鑫玄武岩实业有
13、限公司 2 0 1 0年 3月生 产的短切玄武岩纤维, 直径 4 0 tx m, 长 4 0 mm。其性 能参见表 1 。 表 1 试验用短切玄武岩纤维的物理化学性能参数 Ta b l e 1 Te s t wi t h a s ho r t c u t b a s a l t fib e r p h y s i c a l a n d c h e mi s t r y p e r f o r m a n c e p a r a me t e r s 1 3疲劳试验方法 本次疲劳试验使用长春新试验机有限责任公司 ( 原长春试验机厂) 生产 的 P WS一5 0 0型微机控制 电液伺服疲劳试验机
14、。试验龄期均为 2 8 d , 试件尺 寸为4 0 0 mm1 0 0 m m 1 0 0 mm的小梁。进行弯曲 疲劳试验前, 先对两种道面混凝土试件各取 3根进 行静载抗折强度测定, 求出平均抗折强度, 作为弯曲 疲劳试验加载 的基础依据 。两种道 面混凝 土 2 8 d 抗折强度分别为 5 8 7 MP a和 6 9 3 MP a , 全部满足 设计要求。 疲劳试验 的应 力水 平 S由小 到大依次取值为 0 6 0 , 0 6 5 , 0 7 0, 0 7 5 , 0 8 0五种, 每一级应力水平 完成 5个试件的弯曲疲劳试验。试验先对普通道面 混凝土进行。 首先根据试验要求 , 使用试
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