混雜纖維混凝土的耐火性能研究及其在隧道工程中的應(yīng)用.pdf

1、混雜纖維是纖維混凝土中的一個(gè)新興領(lǐng)域，它可以將不同纖維材料采用復(fù)合超疊加的方式對(duì)混凝土性能起到增強(qiáng)和改善作用。眾所周知，無論是高強(qiáng)高性能混凝土還是普通混凝土，它們同樣都有一個(gè)缺點(diǎn)是在高溫下易發(fā)生爆裂破壞。然而，混雜纖維混凝土可以采用低熔點(diǎn)和高熔點(diǎn)纖維材料混雜的方法，對(duì)高性能混凝土的耐高溫性能進(jìn)行改善。因此，研究混雜纖維混凝土的耐高溫性能具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。 結(jié)合目前在隧道結(jié)構(gòu)的消防設(shè)計(jì)中的方針，本文采用混雜纖維混凝土來改善隧道

2、襯砌結(jié)構(gòu)的耐高溫性。在考慮經(jīng)濟(jì)性與性能并重的基礎(chǔ)上，本文采用低摻量聚丙烯纖維與鋼纖維混雜，進(jìn)行了如下研究內(nèi)容： 1．火損試驗(yàn)，監(jiān)測不同纖維摻量的試件內(nèi)部溫度。 2．火損試驗(yàn)前后的基本力學(xué)性能試驗(yàn)等，包括抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)、劈裂抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)和燒失量的計(jì)算。 3．利用ANSYS有限元軟件模擬實(shí)際隧道工程中的火災(zāi)情況，對(duì)鋼筋混凝土和五種不同纖維摻量的混雜纖維混凝土隧道襯砌結(jié)構(gòu)的火災(zāi)環(huán)境下溫度場的模擬計(jì)算，分析其內(nèi)部溫度場和溫

3、度應(yīng)力的分布規(guī)律。 本文通過試驗(yàn)和數(shù)值模擬計(jì)算相結(jié)合的研究方法，得到了如下的結(jié)論： 1．隨著聚丙烯纖維摻量的增加，混凝土內(nèi)部的溫度傳導(dǎo)有著明顯的改善。當(dāng)聚丙烯纖維摻量在2.0 kg/m<'2>左右時(shí)，混凝土內(nèi)部的升溫速度和溫度差最小。 2．混雜纖維的摻入可以提高火損試驗(yàn)后的抗壓強(qiáng)度和劈拉抗裂強(qiáng)度，減小發(fā)生爆裂破壞時(shí)混凝土的燒失量。當(dāng)摻量為35 kg/m<'3>的鋼纖維和摻量為1.0～2.0 kg/m<'3>的聚丙

4、烯纖維混雜時(shí)，具有上述優(yōu)點(diǎn)。 3．結(jié)合火損試驗(yàn)的溫度傳導(dǎo)曲線，利用有限元軟件進(jìn)行火災(zāi)模擬，得出不同纖維摻量混凝土的熱分析物理參數(shù)。 4．混雜纖維的加入可以提高混凝土高溫后的壓剪破壞強(qiáng)度值。當(dāng)摻量為35 kg/m<'3>的鋼纖維和摻量為2.5 kg/mM<'3>的聚丙烯纖維混雜時(shí)，其高溫后的壓剪破壞強(qiáng)度值較鋼筋混凝土的提高了27.6％。 5．根據(jù)纖維混凝土的壓剪破壞準(zhǔn)則，對(duì)模擬計(jì)算的溫度應(yīng)力進(jìn)行分析，得出隨著聚丙烯