【摘 要】
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我国民用机场新建道面中几乎全部为水泥混凝土道面,在较大的飞机荷载和长期自然因素作用下,机场道面出现各种病害,尤为严重的是结构型病害（如结构性裂缝、错台、角隅断裂等）,这些病害严重影响着机场道面的正常运行和耐久性,对后期的维修养护也带来了极大的困难。随着各种大型飞机在民航机场中的应用,现有机场道面未达到使用寿命之前就被破坏,这对机场运维安全造成了极大的危害。因此建设更耐久,更长寿命的机场道面尤为重要
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我国民用机场新建道面中几乎全部为水泥混凝土道面,在较大的飞机荷载和长期自然因素作用下,机场道面出现各种病害,尤为严重的是结构型病害（如结构性裂缝、错台、角隅断裂等）,这些病害严重影响着机场道面的正常运行和耐久性,对后期的维修养护也带来了极大的困难。随着各种大型飞机在民航机场中的应用,现有机场道面未达到使用寿命之前就被破坏,这对机场运维安全造成了极大的危害。因此建设更耐久,更长寿命的机场道面尤为重要。本文研究旨在水泥混凝土中混掺不同种类和不同长径比的纤维来提高机场道面的疲劳寿命。先通过研究纤维/水泥砂浆界面粘结性能来选择界面粘结强度最大的纤维与水泥混凝土基体的组合,然后配制不同纤维种类和不同纤维掺量的混杂纤维混凝土,在这过程中进行了新拌混杂纤维混凝土维勃稠度试验来评价混杂纤维混凝土的工作性能,并使用扫描电镜分析了混杂纤维混凝土的微观性能和纤维在混凝土中的分散性,然后进行了混杂纤维混凝土抗压强度、劈拉强度、抗剪强度、弯曲强度和冲击韧性试验,并与普通混凝土进行对照,评价了混杂纤维混凝土强度与韧性的提高程度;接下来为研究混杂纤维混凝土机场道面的疲劳寿命,建立了普通混凝土和混杂纤维混凝土机场道面有限元模型,研究其在荷温耦合作用下的力学响应,提取板底弯拉应力应变曲线,将板边应力和混凝土弯曲强度代入机场道面混凝土的疲劳方程中便可得出飞机允许作用次数,即疲劳寿命,以此来分析混杂纤维混凝土机场道面的疲劳寿命。通过一系列的研究得出以下结论:1、纤维种类对纤维/砂浆界面平均粘结强度影响较为显著,其中无机纤维（CPP纤维、PVA纤维）与砂浆界面粘结性能较好;纤维直径对纤维/砂浆界面等效粘结强度影响较为显著,直径0.6mm的纤维与砂浆基体的等效粘结强度最大。直径0.6mm的合成粗聚丙烯纤维在水胶比为0.51的砂浆基体中埋置长度为20mm时界面粘结强度最大,直径0.6mm的粗纤度PVA纤维在水胶比为0.41的砂浆基体中埋置长度为10mm时界面粘结强度次之。2、通过混杂纤维混凝土的维勃稠度试验发现,纤维的加入会增加混凝土的维勃稠度,并引起粗集料的裸露,当维勃稠度越大时,粗骨料裸露出来的越多,纤维混凝土的流动性越差,因此配制混杂纤维混凝土需要合理的配合比。在同一块混杂纤维混凝土试件中,纤维的分散性有好有坏,因此混杂纤维混凝土的搅拌工艺显得尤为重要。3、通过混杂纤维混凝土力学性能的正交分析可得,对混杂纤维混凝土试件的抗压强度、劈拉强度、弯曲强度及抗剪强度影响较为显著的因素是CPP纤维掺量;细纤维种类对冲击韧性的影响最为显著,其中聚丙烯网状纤维桥接微裂纹的性能较佳。综上,第四组混杂纤维混凝土试件（混凝土配比为C45,其中CPP纤维掺量为9.1kg/m~3,粗纤度PVA纤维掺量为2.6kg/m~3,聚丙烯腈掺量为1.18kg/m~3）的力学强度最大,第七组混杂纤维混凝土试件（混凝土配比为C45,其中CPP纤维掺量为10.92kg/m~3,粗纤度PVA纤维掺量为2.6kg/m~3,聚丙烯网状纤维掺量为1.35kg/m~3）可获得较优的韧性。4、在三种机型A320、B737-800、B777-300的飞机荷载以及线性温度场（温度梯度为58℃/m）的作用下,混杂纤维混凝土道面板的板底弯沉值小于普通混凝土道面板,说明混杂纤维混凝土道面板在承受荷载作用时吸收变形破坏能量的能力更强,体现了良好的变形能力。混杂纤维混凝土的疲劳寿命相比普通混凝土道面板提高了21%～29%。
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