详情

聚丙烯腈纤维混凝土路面技术应用研究

项目名称：	聚丙烯腈纤维混凝土路面技术应用研究
摘要：	《聚丙烯腈纤维混凝土路面技术应用研究》是2005年10月福建省交通厅批准立项的福建交通科技发展项目。本项目在国内外已有研究工作的基础上，采用室内实验、数值分析与理论分析相结合的方法，开展了聚丙烯腈纤维混凝土路面成套技术的研究开发工作，并结合典型工程应用，完善这种新型路面的设计理论和施工技术。项目研究的主要内容包括：（1）聚丙烯腈纤维混凝土路面优化配合比研究；（2）聚丙烯腈纤维混凝土基本力学性能与疲劳特性研究；（3）聚丙烯腈纤维混凝土路面设计理论研究；（4）典型工程应用及现场测试与分析。在历时两年多的时间内，课题组通过开展聚丙烯腈纤维混凝土基本力学性能、路面混合料配合比设计及路面设计理论等系统的研究工作，并通过聚丙烯腈纤维混凝土路面试验路段建设、现场试验测试及有限元模拟分析，得到了关于该新型路面的一些重要研究结论： 1、掺入聚丙烯腈纤维，对混凝土的轴心抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度等基本力学性能均能起到一定的增强作用。其中，对混凝土抗折强度的增强效应较为显著，平均增幅可达约17.5%。 2、试验研究发现，纤维长度对混凝土轴心抗压强度和抗折强度有较大的影响，但对混凝土的劈裂抗拉强度几乎没有影响。 3、在低掺量情况下，聚丙烯腈纤维混凝土存在一个最佳纤维体积率，一旦超过该体积率，则纤维对混凝土强度将起到负增强效应。聚丙烯腈纤维混凝土的最佳纤维体积率与混凝土的骨料等因素有关。 4、掺入聚丙烯腈纤维，可以延长混凝土早期收缩裂缝出现的时间；而且对混凝土的早期收缩裂缝起到很好的抑制作用，从而提高了混凝土的耐久性。 5、疲劳试验结果表明，加入聚丙烯腈纤维后，可以大幅提高混凝土的疲劳寿命，平均增幅可达普通素混凝土的约3.7倍（纤维体积率为0.1%）和5.2倍（纤维体积率为0.15%）。 6、在现行的《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTG D40－2002）的基础上，提出了聚丙烯腈纤维混凝土路面的设计理论，包括轴载换算公式、荷载疲劳应力和温度疲劳应力的计算公式以及基于可靠度的设计公式。 7、采用所提出的设计理论，对聚丙烯腈纤维混凝土路面进行了试设计，并与普通水泥混凝土路面、钢纤维混凝土路面以及聚丙烯混凝土路面等进行了经济效益比较分析。结果表明，在同等设计条件下，聚丙烯腈纤维混凝土路面具有较明显的社会效益和经济效益，值得今后工程推广应用。 8、根据福建省内聚丙烯腈纤维混凝土路面试验路段的施工、现场试验实测及有限元模拟计算分析，总结了聚丙烯腈纤维混凝土路面工程的施工步骤和注意事项以及路面结构性能，为今后工程推广应用提供了宝贵经验。本项目研究成果表明，聚丙烯腈纤维混凝土路面是一种具有良好发展前途的新型水泥混凝土路面，本项目的研究成果可为该新型路面的推广应用提供了直接的技术支持。经专家鉴定，本项目的研究成果技术先进，具有创新性，成果总体达到国内领先水平。鉴于本项目研究适应当前交通建设可持续发展战略以及建设节约型交通的要求，因此，推广和应用本项目的研究成果，将产生显著的社会效益和经济效益。
关键词：	聚丙烯腈纤维混凝土；技术应用；应用研究；基本力学性能；纤维体积率；劈裂抗拉强度；轴心抗压强度；早期收缩裂缝；钢纤维混凝土路面；普通水泥混凝土路面
参与人员：	上官萍,宋强,何成凑,孙海鹏,卓卫东,谢智潮
组织单位：	福建省交通厅福建省公路管理局
主持或承担单位：	福州大学土木工程学院
项目类别：	地方交通科技项目
起止年限：	2005-7-1～2007-10-1
立项年份：	2005