试验研究了不同纵向受拉钢筋配筋率的自密实轻骨料混凝土梁和普通钢筋混凝土梁的抗弯性能。结果表明,在同级荷载作用下,自密实轻骨料混凝土梁纯弯段的裂缝分布较普通钢筋混凝土梁均匀,其极限抗弯承载力和截面刚度较小,各试验梁在受力过程中正截面平均应变符合平截面假定;通过增加受拉钢筋配筋率能够有效抑制裂缝的发展、增大截面刚度和提高极限抗弯承载力。提出了自密实轻骨料混凝土梁最大裂缝宽度计算公式,验证了GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》中的梁的抗弯极限承载力计算公式适用于本文设计的试验梁,计算结果与试验结果均吻合。

研究了不同掺量聚丙烯纤维对水泥基材料力学性能的增强作用,以及纳米SiO2在高速研磨搅拌+超声波分散的条件下,对掺聚丙烯纤维的水泥基材料的增强作用。试验结果表明,在水泥基材料中掺入聚丙烯纤维能在一定程度上提高试样的抗折、抗压强度,随着纤维掺量的增加,水泥基材料强度呈现先提高后逐渐降低的趋势。采用高速研磨搅拌+超声波的方法分散纳米SiO2,在纤维及纳米SiO2掺量均很小的情况下,可较大幅度提高水泥基材料的强度。

采用绝对体积法配制自密实轻骨料混凝土(SCLC),研究不同矿物掺合料对自密实轻骨料混凝土工作性能及力学性能的影响。通过10组配合比设计表明,在单掺情况下,粉煤灰能有效提高拌合物的流动性,但会降低SCLC的早期和后期抗压强度;硅灰能够明显提高SCLC的早期和后期抗压强度,但会降低拌合物的流动性。综合流动性和抗压强度的改善效果,复掺粉煤灰和硅灰对配制自密实轻骨料混凝土效果最佳。

通过对强度等级为C40的剑麻纤维自密实轻骨料混凝土梁进行抗弯性能试验,研究了剑麻纤维的掺量和配筋率对自密实轻骨料混凝土梁的裂缝形态、裂缝间距和裂缝宽度的影响,通过最大裂缝宽度计算公式进行了理论分析。试验结果表明,与未掺加纤维的混凝土试块和试验梁相比,剑麻纤维掺量为1 kg/m^3、2 kg/m^3和3 kg/m^3时混凝土试块的劈裂抗拉强度提高6.57%、23.87%、31.49%,试验梁的开裂荷载提高了0、12.5%和35%;掺加剑麻纤维可有效限制裂缝的产生和发展,并改善裂缝形态,与未掺剑麻纤维的试验梁相比,掺加1 kg/m^3、2 kg/m^3和3 kg/m^3的剑麻纤维可使自密实轻骨料混凝土梁最大裂缝宽度减小5%、12%和27%。

通过掺剑麻纤维、聚丙烯纤维自密实轻骨料混凝土的快速碳化试验,研究了不同纤维对自密实轻骨料混凝土碳化性能的影响。试验结果表明,随着碳化时间的增加,碳化深度逐渐增加;相同碳化时间内,掺聚丙烯纤维、剑麻纤维试块的抗碳化性能优于空白试样,抗碳化性最优的是掺聚丙烯纤维自密实轻骨料混凝土。