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%。

试验研究了不同掺量的玄武岩纤维对高性能混凝土和易性、抗压强度、抗折强度和抗拉强度的影响。结果发现,掺入玄武岩纤维后,混凝土的坍落度略有降低,但粘聚性能和保水性大大提高,且7d抗压强度和28d抗折强度明显提高。试验结果还表明,在水泥砂浆中掺入乱向短切玄武岩纤维后,其强度及抗裂性能均得到改善。此外,在低掺量情况下,玄武岩纤维与聚丙烯纤维对混凝土增强、增韧性能的影响基本一致。

用机制砂代替天然砂配制干混砂浆,可利用矿山尾矿作原料让尾矿石变废为宝,有效解决了尾矿环境污染问题;用机制砂中的石粉部分代替水泥不仅可以改善砂浆的性能,而且石粉部分替代水泥可以减少成本、节约资源。因此,研究石粉部分替代水泥对机制砂干混砂浆力学性能的影响具有重要的理论和经济价值。本文通过室内试验,研究了在不同替代率下石粉代替水泥对不同强度等级(M5,M10,M15,M30)的砌筑干混砂浆的7d和28d的抗压强度和抗折强度等力学性能的影响。试验结果表明,各强度等级的机制砂干混砂浆的7d和28d的抗压强度和抗折强度随石粉替代率的增加而降低,当替代率达到30%时,其抗压强度和抗折强度降低的最为明显。

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。

高强高韧的纤维活性粉末混凝土(RPC)作为核废料固化桶的原材料具有很好的发展前景。为改善RPC韧性较差的缺点,研究了钢纤维掺量对RPC力学性能及弯曲韧性性能的影响。试验结果表明,钢纤维的加入能够大大提高RPC的力学性能及弯曲韧性,使RPC能更好地满足核废料固化桶材料的要求。

研究了不同水胶比、不同再生骨料替代率的高性能再生混凝土抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度、弹性模量等力学性能。结果显示,再生混凝土的强度等级在C30~C60之间,抗折强度大于4MPa,劈裂抗拉强度大于2MPa,弹性模量在20~40GPa之间,力学性能满足应用技术要求。再生骨料替代率在60%以内时,不影响混凝土各项强度指标;100%再生骨料替代率的混凝土根据水胶比不同,抗压强度降低5%~25%;再生混凝土弹性模量随再生骨料替代率的增加而逐步降低。

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。

采用正交试验方法对超长复合型纤维水泥混凝土进行了最佳配合比试验研究。选择水灰比、砂率、纤维用量和减水剂用量四因素,每个因素四个水平进行试验,并通过极差、均值等分析方法对于正交试验结果进行了分析,得出了各因素及因素水平的变化对抗折、抗压强度的影响,最后确定了超长复合型水泥混凝土的最佳配合比。