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新興領(lǐng)域，它可以將不同纖維材料采用復合超疊加的方式對混凝土性能起到增強和改善作用。眾所周知，無論是高強高性能混凝土還是普通混凝土，它們同樣都有一個缺點是在高溫下易發(fā)生爆裂破壞。然而，混雜纖維混凝土可以采用低熔點和高熔點纖維材料混雜的方法，對高性能混凝土的耐高溫性能進行改善。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)實意義。 結(jié)合目前在隧道結(jié)構(gòu)的消防設(shè)計中的方針，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，進行了如下研究內(nèi)容： 1．火損試驗，監(jiān)測不同纖維摻量的試件內(nèi)部溫度。 2．火損試驗前后的基本力學性能試驗等，包括抗壓強度試驗、劈裂抗拉強度試驗和燒失量的計算。 3．利用ANSYS有限元軟件模擬實際隧道工程中的火災(zāi)情況，對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。 本文通過試驗和數(shù)值模擬計算相結(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)部的溫度傳導有著明顯的改善。當聚丙烯纖維摻量在2.0 kg/m<'2>左右時，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后的抗壓強度和劈拉抗裂強度，減小發(fā)生爆裂破壞時混凝土的燒失量。當摻量為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，具有上述優(yōu)點。 3．結(jié)合火損試驗的溫度傳導曲線，利用有限元軟件進行火災(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度值。當摻量為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，其高溫后的壓剪破壞強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則，對模擬計算的溫度應(yīng)力進行分析，得出隨著聚丙烯