使用沙漠砂制备了纤维增强水泥基材料,采用正交试验法研究了沙漠砂掺量、粉煤灰掺量、可再分散性乳胶粉掺量、纤维掺量以及水胶比对抗压强度和抗折强度的影响,并确定了最优配合比。采用单因素试验法探讨了石英砂取代沙漠砂对纤维增强水泥基材料力学性能的影响。试验结果表明,纤维掺量是影响沙漠砂纤维增强水泥基材料抗压、抗折强度指标最显著的因素;相比于石英砂,使用沙漠砂制备的纤维增强水泥基材料的抗折强度和劈裂抗拉强度均得到提高,但抗压强度降低。

采用不同掺量的纳米碳纤维制备混凝土,测试了纳米碳纤维改性混凝土的抗压强度、抗折强度和劈拉强度,并对其改性机理进行了探究。结果表明,适量的纳米碳纤维能够提高混凝土的力学性能。当掺量为0.3%时,纳米碳纤维改性混凝土的力学性能最优,其抗压强度、抗折强度和劈拉强度相较于素混凝土分别提高了9.2%、13.2%和17.5%。SEM测试结果表明,纳米碳纤维能够在混凝土内部形成立体网状结构,改善混凝土的微观形貌特征,增强混凝土的韧性和整体性,填充混凝土内部的孔隙缺陷,细化孔径分布,消耗混凝土破坏时的部分断裂破坏能。

对比分析了两种规格的玄武岩纤维分别以0.05%、0.10%、0.15%的体积掺量对机场道面混凝土抗折、抗压强度性能的影响规律。试验结果表明,玄武岩纤维对机场道面混凝土有较好的力学增强性能,28d抗折强度提高6.09%~19.80%,对抗压强度影响不明显,并且长度40mm、直径40μm的短切玄武岩纤维较长度20mm、直径20μm有更好的增强效果,可以在机场混凝土道面施工中使用,其最佳体积掺量为0.10%。

为提高道路修补砂浆的抗弯折性能,研究了聚乙烯醇纤维、聚丙烯纤维及玄武岩纤维单掺及复掺情况下对水泥基材料抗折强度影响规律。结果表明,玄武岩矿物纤维对抗折强度增强效果较小;单掺聚乙烯醇纤维0.75%时,28 d抗折强度比不掺增加15%;单掺1%聚丙烯纤维时,28 d抗折强度比不掺增加16%。聚乙烯醇纤维、聚丙烯纤维及玄武岩矿物纤维复掺时,聚乙烯醇纤维对砂浆28 d抗折强度增强效果的影响程度最大。复掺聚乙烯醇纤维0.5%、聚丙烯纤维0.5%、玄武岩纤维0.25%时,3 d、28 d抗折强度分别为9.4 MPa、13.8 MPa,28 d抗折强度比不掺纤维砂浆增加22%。

为综合评价水灰比对橡胶砂浆性能的调控特性,以橡胶等体积替代40%砂,研究不同水灰比对橡胶砂浆力学和收缩性能的影响。研究表明,随着水灰比的减小,橡胶砂浆各龄期的抗压、抗折强度均呈现逐渐提高的趋势;橡胶砂浆的早期收缩特性较为显著,且随着水灰比的减小,橡胶砂浆的自收缩及干缩幅度均呈逐渐提升的趋势。

为了研究橡胶粉和纤维不同掺量协同作用对路用混凝土的抗折强度和延性等力学性能的影响,进行了22组试验,分别对基准混凝土、橡胶粉混凝土和橡胶粉纤维混凝土进行了抗压强度、抗折强度和劈裂强度试验。试验结果表明,橡胶粉-纤维可改善路用混凝土的韧性,对于60目橡胶粉+10mm纤维混凝土,橡胶粉掺量控制在6%以内,纤维掺量控制在0.5%以内为佳;对于60目橡胶粉+20mm纤维混凝土,橡胶掺量控制在2%以内,纤维掺量控制在0.5%以内为佳。

为探索建筑垃圾再生微粉用作掺合料的可行性,制备了三种细度的废砖、废混凝土再生微粉,测试其物化性质,并研究不同组成、细度、掺量的再生微粉对水泥胶砂性能的影响。结果表明,组成对水泥胶砂性能影响不大,细度和掺量有较大影响;Ⅱ级再生微粉工作性较好、强度较高;掺量在20%以内对胶砂流动性的降低并不明显,且抗压、抗折强度比分别在85%、75%以上。

在实验室高温环境下对钢纤维活性粉末混凝土(RPC)进行了试验研究,通过设置不同的温度梯度和钢纤维掺入量对钢纤维RPC的拉压强度、抗拉强度和抗折强度等力学性能进行了分析。结果表明,钢纤维的掺入可有效提高混凝土的力学性能;当钢纤维体积掺入量一定时,随试验温度的提高,钢纤维RPC试件的抗压强度、抗折强度、抗拉强度均表现出先提高后下降的变化趋势;其中,钢纤维RPC抗折强度临界温度为200℃,抗拉强度的临界转变温度为120℃,表明钢纤维RPC试件的抗拉强度对高温环境更敏感,当温度升高时,试件的抗拉强度退化更为明显。

为研究废陶瓷对混凝土力学性能的影响,选取了六种不同状态的废陶瓷以0、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、100%的取代率等质量替换天然石子,共制作了294个废陶瓷混凝土抗压试件和抗折试件,养护28 d后分别测试其抗压强度和抗折强度。通过对试验数据的分析,研究了不同废陶瓷取代率对混凝土抗压强度和抗折强度的影响,并运用回归分析方法建立了不同废陶瓷取代率下废陶瓷混凝土抗压强度和抗折强度的预测公式。

在砂浆中分别掺入11种不同比例的熔抽型超短超细钢纤维,并与相同掺量的剪切型超短超细钢纤维增强水泥砂浆进行了性能对比。结果表明,二种超短超细钢纤维的掺入均可提高水泥浆体的抗折强度、抗压强度和韧性,但熔抽型超短超细钢纤维对水泥砂浆的增强增韧作用高于剪切型超短超细钢纤维,并存在显著的纤维增强几何尺寸效应。