试验研究了不同掺量纳米CaCO3对混凝土力学性能和抗冲磨性能的影响,并通过水化热测试方法研究了纳米CaCO3对混凝土性能影响的机理。试验结果表明,适量的纳米CaCO3可以提升混凝土的力学性能,提高混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度和抗冲磨性能。当纳米CaCO3的掺量为1.5%时,混凝土抗冲磨强度提高约6倍;纳米CaCO3促进了水泥的水化反应,改善了水泥浆体微观结构,提升了整体的密实性。

设计了一批受拉区为SFRC、受压区为SCC的钢筋复合梁,分析了纵筋配筋率、SFRC替换层钢纤维体积掺量以及替换层高度对复合梁在四点弯曲荷载作用下的承载力、挠度以及裂缝形态的影响,并与普通混凝土梁进行了对比。通过理论分析计算得出了SFRC/SCC复合梁的承载力表达式,并将理论计算结果与试验数据进行了对比分析,以验证表达式的合理性。结果表明:配筋率是提升复合梁承载力的首要因素,1.32%配筋率相对于0.79%配筋率的极限承载力最大可提升24.1%;钢纤维替换层对复合梁的承载力提升并不明显,但对于复合梁的挠度与裂缝宽度控制有明显作用,将替换层高度由50 mm提升至150 mm时,复合梁的挠度和主裂缝宽度最大分别降低了9.2%和77.81%。

通过四点弯曲试验,研究了不同再生骨料替代率(0、30%、50%)和混杂纤维掺入比例对钢-PVA混杂纤维再生混凝土梁抗弯性能的影响。结果表明:随着再生骨料替代率的增加,试件的抗弯强度下降了3.1%~28.3%;混掺PVA纤维和钢纤维对试件的抗弯性能有较大程度改善,且混杂纤维的改善效果优于单掺纤维,正混杂效应系数最高可达1.322;混杂纤维的最佳掺量组合为0.5%PVA纤维+1.5%钢纤维。

研究了不同体积掺量的钢纤维和PVA纤维对不同碳化龄期下钢-PVA混杂纤维高韧性混凝土的抗碳化性能以及碳化后力学性能的影响,考虑了水泥、粉煤灰、碳化等多因素效应和纤维体积分数对混凝土碳化深度的影响,并提出了钢-PVA混杂纤维高韧性混凝土碳化深度预测模型。结果表明:纤维的掺入提高了混凝土强度及抗碳化性能,且1.0%钢纤维与0.10%PVA纤维的混掺效果最好;提出的碳化预测模型精度较高,可为混凝土碳化深度的预测提供参考。

为研究基体混凝土强度、配网率及纤维格栅表面处理方式对水泥混凝土抗弯性能的影响,对十组600mm×600mm×100mm的混凝土方板试件进行了抗弯性能试验,分析了试件破坏过程。结果表明,与基体强度C30相比,基体强度为C40时,水泥混凝土的抗弯强度提高了28.1%~32.5%;与素混凝土相比,铺设一层纤维格栅,使混凝土抗弯强度提高7.15%~11.05%,铺设两层格栅使混凝土抗弯强度提高12.8%~24.6%;铺设纤维格栅使混凝土的开裂荷载提高了1.25%~9.87%;格栅表面刷环氧树脂并黏砂处理后,能有效改善纤维束的整体受力性能,使混凝土的抗弯强度提高了3.1%~7.0%。

采用三分点自锚法研究氯盐荷载耦合作用下氯离子的扩散性。试验以持续弯曲荷载水平大小、荷载水平种类和侵蚀时间为变量,对氯盐-荷载作用下混凝土构件中氯离子的传输机理进行了研究分析。结果表明,在拉应力作用下,结构的致密性被破坏,有利于氯离子的扩散,氯离子含量有所提高。在适当的压应力作用下,微裂缝生成受阻,抑制了氯离子的扩散,氯离子含量有所减小。

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。

水泥基复合材料掺入PVA纤维可以提升基体的韧性,定向分布的纤维织物也具有增韧效果。为了研究PVA纤维与织物复合对水泥基材料弯曲性能的影响,通过改变PVA纤维的掺量和织物配网率对方板试件进行抗弯性能试验,采用3种弯曲韧性的能量评价方法对试验结果进行分析和对比。试验结果表明,PVA纤维和织物在基体中产生协同作用;PVA纤维对基体弯曲韧性的贡献要优于织物;PVA纤维掺量和织物配网率的增加可以在一定程度上提高板在开裂过程中能量吸收的能力。

为研究混凝土强度、复合梁黏结面处理方法和PVA纤维水泥基复合材料层厚度对PVA增强混凝土复合梁弯曲性能的影响,对十二组100 mm×100 mm×400 mm的复合梁试件进行了四点弯曲试验,分析了试件破坏过程和弯曲性能。结果表明,与基体强度C30的普通混凝土梁相比,随着PVA纤维水泥基复合材料层厚度的增加,复合梁的极限荷载提高了26.7%～48.4%;与基体强度C40的普通梁相比,随着PVA纤维混凝土层厚度的增加,复合梁的极限荷载提高了15.7%～46.6%;随着基体混凝土强度等级的提高,复合梁的极限承载力得到明显提升;复合梁黏结面进行凿毛处理对其极限荷载有所提高。