设计了3组不同配比活性粉末混凝土(RPC)试件,研究了钢纤维对RPC试件力学性能的影响,分析了RPC抗压本构关系,并提出了新的RPC抗拉本构方程。在此基础上设计了矩形梁抗弯承载力试验,研究了钢纤维对RPC梁的延性、韧性、承载力和抗裂性能的影响。结果表明:掺钢纤维RPC梁的开裂荷载、屈服荷载及极限承载力较未掺钢纤维RPC梁均提升了20%以上,构件的裂缝宽度能够控制在0.1 mm以内。

近年来,钢纤维已在建设工程中应用,但是钢纤维较为高昂的价格限制了其更广泛的工程应用。作为一种绿色建筑材料,竹纤维在混入混凝土之后可以改进混凝土的各项力学性能,利于提升大体积混凝土的抗裂、抗收缩与抗冲击能力。本文用自行设计的冲击试验装置对竹、钢纤维混杂纤维混凝土试件进行了冲击试验,对比了不同组别试块的冲击试验结果,分析了混杂纤维对混凝土抗冲击性能的影响。

为了探究钢纤维和聚丙烯纤维对流动性再生混凝土强度和收缩性能的影响,以流动性普通混凝土为基准,研究和分析了再生骨料、钢纤维和聚丙烯纤维掺量的改变对其强度和收缩性能的影响变化。结果表明:随着再生骨料掺量的增加,不同混凝土强度均有所降低,且随着龄期增加收缩率均呈上升趋势;钢纤维可以增强再生混凝土的强度,聚丙烯纤维可以改善再生混凝土韧性;两种纤维对抑制流动性再生混凝土收缩都同样显著,合理的纤维掺量可使再生骨料掺量小于40%的混凝土的收缩率达到普通混凝土水平。

采用P·O 52.5R水泥、高性能掺合料、钢纤维等原材料和0.22、0.24两个水胶比制备了CF80、CF90高性能钢纤维混凝土,对其工作性、强度和断裂性能进行了试验研究。试验结果表明,制备的高性能钢纤维混凝土具有工作性好、强度高、断裂性能优良等特点,可以满足矿井工程的使用要求;掺入钢纤维会降低混凝土的工作性,提高混凝土的强度和断裂韧性,大幅提高断裂能。

纤维混凝土广泛应用于机场道面的新建与修补,其中的新型合成纤维道面混凝土改善了传统钢纤维道面混凝土自重大、成本高、对机轮磨耗大等缺点。在论述机场道面纤维混凝土材料及其抗冻性问题的基础上,通过快冻法试验,研究了钢纤维和聚丙烯纤维的掺入及掺量对道面混凝土抗冻性的不同影响。结果表明,聚丙烯纤维对道面混凝土抗冻性的改善效果优于钢纤维;聚丙烯纤维对道面混凝土抗冻性的影响存在最佳纤维掺量,掺入1.0%聚丙烯纤维对抗冻性的提高效果最好。

为了研究不同纤维对超高性能混凝土(UHPC)力学性能和抗冲磨性能的影响,分别在UHPC中掺入不同体积分数的钢纤维和PVA纤维,进行了抗压、抗拉及抗冲磨试验。结果表明,钢纤维对UHPC抗压性能的提升效果优于PVA纤维;钢纤维与PVA纤维均能显著提升UHPC的抗拉性能;PVA纤维对UHPC抗冲磨性能的提升效果优于钢纤维。

采用模型试验和数值模拟相结合的方法,研究了混凝土和钢纤维混凝土箱梁在爆炸荷载作用下的动态响应。结果表明,在爆炸荷载作用下,相较于炸药药量而言,结构的应变峰值对爆炸高度更为敏感,混凝土箱梁中添加适量钢纤维后,结构的应变明显减小,说明钢纤维对提高结构的抗爆性有很大作用。

为了研究钢纤维掺量对混凝土力学性能的影响,对钢纤维体积掺量分别为0.5%、1.0%、1.5%、2.0%的混凝土进行了强度(抗压强度、劈裂抗拉强度与抗弯强度)、静弹性模量以及抗冲击性能测试,分析了混凝土拉压比和弹强比,同时研究了聚丙烯纤维和MgO膨胀剂对钢纤维混凝土力学性能的影响。结果表明:钢纤维掺量对混凝土抗压强度、静弹性模量和弹强比无明显影响,但随着钢纤维掺量增加,混凝土劈裂抗拉强度、抗弯强度以及拉压比逐渐增大,抗冲击性能显著提高。掺入聚丙烯纤维及膨胀剂均可显著提高钢纤维混凝土抗冲击性能,并且膨胀剂可以有效改善钢纤维混凝土抗压强度和弹强比。

研究了不同钢纤维体积分数(0、2%、3.5%)的超高性能混凝土(UHPC)在密封养护条件下的线性收缩量、温度变化以及水化放热速率随时间的变化规律。结果表明,超高性能混凝土的自收缩过程可以分为四个阶段,分别由温度和湿度控制,且与温度变化以及水化放热数据匹配良好;钢纤维的掺入不改变收缩发展阶段也不改变各阶段的持续时间,但随着钢纤维掺量的提高,有效抑制了UHPC收缩发展程度;通过MANGAT&AZARI纤维收缩抑制模型模拟UHPC自收缩变化,与实测数据的匹配度良好。

以轻集料为主要原料,研制了钢纤维高强轻集料桥面混凝土,对其容重、工作性能、力学性能和弯曲韧性进行了研究,提出了桥面钢纤维轻集料混凝土的施工工艺流程和施工质量控制等技术要点。