玻璃纤维混凝土的弯曲疲劳试验研究

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发布时间：2021-09-06

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玻璃纤维混凝土的弯曲疲劳试验研究
吕雁。程赫明，马志广
(昆明理工大学建筑工程学院，云南昆明650093)
摘要：对玻璃纤维混凝：]2(GFRC)材料的弯曲疲劳进行了试验研究，获得不同应力水平作用下GFRC的疲劳寿命，并应用疲劳寿命统
计学理论确定了GFRC疲劳寿命统计分布规律服从两参数的威布尔分布，建立了考虑存活率的双对数疲劳方程和单对数疲劳方程。研究
结果表明，GFRC的抗夸l生能和弯曲疲劳寿命明显高于普通混凝土材料。
关键词：玻璃纤维混凝土；弯曲疲劳；疲劳寿命
中图分类号： TU528．581 文献标志码： A 文章编号： 1002—3550(2012)09—0050—04
Experimental investigation on flexural fatigue performance of glass fiber reinforced concrete
Lc『Yan ，CHENGHe—ming，MAZhi-guang
(Faculty ofCivilEngineeringandArchitecture，KtmmingUniversityofScience andTechnology，Kunming650093，China)
Abstract： The flexural fatigue performance ofglass fiber reinforced concre~ was investigated experimentally．Using fatigu e life statistics theo—
ry，itwasfoundthatthefatigu elifeofglassfib er reinforced concretewas suitedtothetwoparametersWeibuUdistribution．Then，thefatigue equations
ofglass fiber reinforced concrete in both the double-logarithm and single logarithm form s are established．The results showed that the flexure
resistant property and the fatigue life ofglass fib er reinforced concrete were much nicer than that ofcommon concrete．
Key words： glass fiber reinforced concrete；flexural fatigu e；fatigu e life
0 引言
随着我国高速公路网络建设的飞速发展，对道路桥梁结构的
要求越来越高。高速公路水泥混凝土路面主要承受静载弯曲、动载
疲劳及温度应力的作用，容易在低于静载强度下发生疲劳破损或
失效，影响了结构物的正常使用[11。究其原因除了耐疲劳设计有待
进一步完善以外，很大程度上是由于混凝土抗疲劳陛能较差所致。
因此，如何改善和提高混凝土的抗疲劳性能、延长其使用寿命，成
为亟待解决的—个重要研究课题。国际上已一致公认，在水泥基材
料中掺人纤维有助于提高其抗拉、抗冲击、抗断裂和抗弯性能，可
广泛应用于公路路面、桥面和铁路轨枕等土木工程结构中踟。玻璃
纤维在道路工程施工中，有很广泛的应用，因为它与路面混合料具
有良好的相容陛。玻璃纤维混凝+(glassfiberreinforeedconcrete，
以下简称GFRC)以其优越的性能正引起越来越广泛的关注。
由于纤维混凝土材料的组成和性质差异较大，不同纤维材
料组成、结构类型和环境条件下材料的疲劳特性不同。要将玻璃
纤维用在承受疲劳荷载的结构中，就必须对GFRC在疲劳荷载
下的性能有所了解。本研究应用MTS材料试验系统，对3种玻
璃纤维掺量的试件进行弯曲疲劳陛能试验研究。
1 试验概况
1．1 试件材料及配合比
由于研究的GFRC主要用于路桥方面，依据JTGD62-2004
《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》和JGT 3064一
收稿日期：2012-03-28
基金项目：国家自然科学基金资助项目(90510018)
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1999(钢纤维混凝土》，基体混凝土按C40配置，用云南陆良远东
水泥厂生产的P·O425级水泥；粗集料为粒径5～20toni的机械碎
石；细集料采用机制砂；外加剂为昆明安泰缓凝高效减水剂。增
强纤维为湖北襄樊汇尔杰玻璃纤维有限责任公司生产的耐碱玻璃
纤维短切丝，长度为36mm，直径为15 m，强度≥O．25N／tex。试
件的混凝土配合比见表1。
表1 GFRC材料配合比
1．2 试件的制备和养护
为了防止在搅拌过程中玻璃纤维结团采用预拌法。先将水
泥和砂石放人搅拌机中干拌2 min，再加入玻璃纤维继续搅拌至
纤维分散均匀，然后加入一半用水量和外加剂搅拌2 min，最后
加入剩余用水量搅拌。搅拌采用强制式搅拌机以尽量避免在搅拌
过程中玻璃纤维投入后被水泥浆包裹而成团，影响成型试件的
质量。GFRC弯曲疲劳试验采用尺寸为100 mmxl00 mmx400 inlrl
的梁式试件，玻璃纤维体积掺量分别为0、0．8％和1％，标准养
护至3个月后进行试验，以减少龄期对疲劳结果的影响。
1．3 试验方法
疲劳试验设备由MTS810材料试验机和DH15202动态应
变仪组成，采用三分点(50+3~100+50)弯曲加载方式(见图1)，
波形为正弦波，加载频率为10 Hz，位移控制模式，采用0．80、