采用化学发泡法制备了碱式硫酸镁水泥泡沫混凝土(MOSFC),研究了不同掺量的玻璃纤维(GF)和聚丙烯纤维(PP)对MOSFC干密度、导热系数、孔隙率、体积吸水率、软化系数和力学性能的影响,并结合XRD、SEM方法分析了其作用机理。结果表明,GF和PP的加入能够提高MOSFC的强度,且二者的最佳掺量分别为0.5%和1.5%;GF和PP在改善MOSFC力学性能的同时增大了干密度和导热系数,降低了保温性能;掺加1.0%的GF能有效改善MOSFC的抗水性能,但PP对MOSFC的抗水性能不利。

对基准混凝土(JZ)、聚丙烯细纤维混凝土(PPF)、粗纤维混凝土(PPM)以及混掺纤维混凝土(PPC)进行了抗压试验,并结合其内部损伤发展情况,研究了多尺度聚丙烯纤维混凝土的力学性能、破坏后的外貌形态以及损伤演化过程的差异。根据混凝土受力状态、声发射参数与损伤程度之间的关系,得出了纤维混凝土应力-时间-振铃计数率曲线与损伤变量D-时间曲线,探究了纤维在混凝土受压状态下的工作原理。结果表明,聚丙烯纤维的掺入可以改善混凝土破坏后的完整度,提高混凝土的抗压强度、残余强度及延性等力学性能,有效抑制了混凝土裂缝的产生与发展。

在设计强度为C35的煤矸石保温混凝土中分别掺入0.05%、0.1%、0.15%和0.2%的聚丙烯纤维(PPF),并对3 d、7 d、14 d及28 d龄期下的混凝土试件进行立方体抗压强度试验。试验结果表明,在各龄期下,立方体抗压强度随着PPF掺量的增加,均呈现出先上升后下降的趋势,在纤维掺量为0.05%时提高最大;纤维的掺入可以有效提高煤矸石保温混凝土的早期抗压强度。根据试验结果建立了PPF煤矸石保温混凝土的抗压强度预测模型,依据7 d的抗压强度可以较好地预测28 d抗压强度。

采用尺寸分别为6 mm、12 mm、20 mm的玄武岩纤维和聚丙烯纤维对粗骨料粒径为5~10 mm和10~20 mm的透水混凝土的透水系数、孔隙率、抗压强度、抗折强度以及冻融耐久性变化规律进行了分析,并与普通透水混凝土进行了对比。结果表明,纤维的掺入以及纤维尺寸的递增能够提升透水混凝土的力学性能和冻融耐久性;透水混凝土的透水性能、力学性能和冻融耐久性均随着骨料粒径的增大而增加;玄武岩纤维在增强透水混凝土性能方面优于聚丙烯纤维;尺寸为12 mm的玄武岩纤维和粒径为10~20 mm的骨料更适用于改善透水混凝土的性能。

采用体积掺量分别为0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%的聚丙烯束状纤维和0.5%、1.0%、1.5%的聚丙烯塑钢纤维制备的透水混凝土,以孔隙率、透水系数、抗拉强度和临界体积率为评价指标,结合扫描电镜(SEM)法,探究了聚丙烯纤维类型对透水混凝土抗拉性能的改善作用。结果表明,透水混凝土的孔隙率和透水系数随纤维掺量的增加而减小;当聚丙烯束状纤维掺量超过0.3%时,纤维极易发生缠绕和成团现象,而三种掺量下的聚丙烯塑钢纤维仍能较好地分散于骨料间;聚丙烯塑钢纤维对透水混凝土抗拉强度的提升效果优于聚丙烯束状纤维。

通过正交试验研究了粉煤灰掺量、再生细骨料替代率、钢纤维掺量、聚丙烯纤维掺量对再生砂浆的抗压、抗折强度及抗冻性的影响。结果表明,随着钢纤维掺量的增加,抗压、抗折强度明显增大,对砂浆的抗冻性影响不大;聚丙烯纤维对砂浆的强度及抗冻性无显著影响,但可以改变砂浆的脆性;随着再生细骨料替代率的增加,强度及抗冻性均显著增强;随着粉煤灰掺量的增加,砂浆强度及抗冻性明显降低。经过数据拟合,再生砂浆的抗压强度相比抗折强度与抗冻性具有更好的相关性。采用正交分析法得出不掺粉煤灰、再生细骨料替代率为45%,钢纤维掺量为1.5%,聚丙烯纤维掺量为0.1%时,再生砂浆性能最优。在此基础上,通过质量分数为1%、2%、3%、4%的HCl对骨料进行改性处理,结果显示,2%质量分数的HCl改性效果最好。

研究了不同掺量聚丙烯纤维、玄武岩纤维及其混杂纤维对再生混凝土基本力学性能的影响。试验结果表明,与素再生混凝土相比,纤维再生混凝土破坏时的整体性、延性更好;单掺纤维再生混凝土的立方体抗压强度、轴心抗压强度有不同程度的降低;一定范围内,随纤维含量的增加,混杂纤维再生混凝土的强度较素再生混凝土均有所提高。

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。

将玄武岩纤维和聚丙烯纤维以不同体积掺量分别进行单掺和混掺制备C60纤维混凝土,对纤维混凝土进行抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度、冻融损伤、干燥收缩性能试验,记录不同龄期下相关性能指标的变化差异并与普通混凝土进行对比分析。结果表明,将玄武岩纤维和聚丙烯纤维混掺可以弥补单一纤维的不足,充分发挥两种纤维的不同优势,混掺纤维对混凝土劈裂抗拉强度和抗折强度的提升具有显著效果,纤维混掺可以削弱冻融损伤对混凝土抗压、抗折强度的不利影响,降低混凝土的干燥收缩变形。

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。