2023-RD02钢纤维混凝土铺装层质量控制研究

选题背景：

  钢结构桥梁目前已经成为我国桥梁建设中的重要结构形式之一。结合我国钢结构桥梁目前的实际运营现状，大量在役钢结构桥梁桥面铺装正面临着日益凸显的病损和功能退化等问题，钢桥面铺装病害问题成为世界性的难题。由于受到桥面系显著变形所引起的局部受力分布不均句、结构层正负交变弯曲应力、焊缝热点应力、昼夜温差以及粘结层失效等方面的影响，在既有的铺装材料基础上解决这一问题显得更加困难。钢纤维混凝土是一种新型建筑材料，除抗压强度外，它的各项物理力学性能都比普通混凝土有显著的改善和提高，一定掺量的钢纤维使得混凝土由脆性材料变为具有一定塑性性质的复合材料。在受力过程中，短钢纤维发挥其抗拉强度高，而混凝土发挥其抗压强度高的各自优势，从而使其具有优良的抗裂、抗弯、耐疲劳、耐磨耗、韧性高等力学性能，在钢桥面铺装层上有着广阔的应用前景。

创新目的及内容：

一、创新目的
针对钢纤维混凝土（SFRC）在钢桥面铺装上的施工与应用，开展拌合物材料、选型、性能、强度指标、力学特性等材料以及结构试验研究，提出SFRC铺装层配合比，控制SFRC桥面板力学性能研究，确保SFRC铺装层施工质量控制。
二、内容
1.钢纤维混凝土配比试验研究
从钢桥面受力特性以及性能化设计角度出发，采用拌合物性能、强度指标、力学特性等材料试验以及微观结构分析方法，进行钢纤维混凝土铺装层配合比设计。研究在试件制备过程中搅拌时间对混凝土和易性的影响规律；钢纤维的分散性等指标控制参数，为后续额头湾立交改造项目钢纤维混凝土桥面板现浇以及力学性能研究提供参考。
2.钢纤维混凝土性能影响因素研究
研究钢纤维的长度、形态、钢纤维体积率及混凝土强度对钢纤维混凝土力学性能的影响；研究钢纤维混凝土中钢纤维粘结性能，优化钢纤维选型；从微观角度来分析钢纤维混凝土的破坏模式，对微观尺度下的破坏模式进行表征，进一步指导钢纤维混凝土配比优化。设计和制作钢纤维混凝土桥面板试件和普通混凝土桥面板试件开展四点抗弯静力试验，测试钢纤维混凝土桥面板的力学性能。
3.钢纤维混凝土铺装层施工质量控制研究
结合额头湾立交改造项目现场实际，分析钢纤维混凝土与钢桥面板之间的结合、收缩徐变等产生的内力，提出内力改善措施；结合室内试验和室外测试，研究钢桥面板中栓钉与钢纤维混凝土的抗剪性能，栓钉对混凝土浇筑振掏的影响；根据钢纤维混凝土铺装层易出现的施工质量问题进行原因分析，拟定合适的解决方案，精细化控制参数，确保施工质量。

战略目标：

  研究高性能钢纤维混凝土配合比，并通过实验对比验证钢纤维混凝土的力学性能，通过对比得出最优钢纤维混凝土配合比，针对钢纤维混凝土流动性差等缺陷，研究钢纤维混凝土质量控制方法。