通过试验,研究开发了一种集优越力学性能和良好耐久性能于一体,既能满足桥面铺装层的功能要求又能解决桥面铺装层早期破坏和耐久性低问题的新型桥面铺装材料——混杂纤维混凝土。引入聚丙烯仿钢丝粗纤维来代替部分钢纤维,既可降低工程造价又可降低铺装层的自重,其对纤维混凝土力学性能及耐久性能的提高可和钢纤维媲美,甚至比掺单钢纤维更高。在混杂纤维混凝土中掺入膨胀剂和引气剂,与素混凝土和单一纤维混凝土相比,抗弯强度、弯曲韧性明显改善,抗渗等级提高到29级,抗冻融性能也有一定程度的提高,耐久性显示出明显的优势,是桥面铺装材料的理想选择。

基于Bazant尺度律理论,结合预制缺口梁的三点弯曲试验,研究了水泥砂浆、乱向钢纤维增强水泥砂浆以及定向钢纤维增强水泥砂浆弯曲强度的尺寸效应。研究结果表明,水泥砂浆和乱向钢纤维增强水泥砂浆的弯曲强度具有尺寸效应,而定向钢纤维增强水泥浆受试件尺寸的影响程度不明显,其弯曲强度稳定在一条相对平稳的水平线上。可以认为,钢纤维的定向分布提高了材料的延性,其脆性断裂特征不明显。由回归曲线建立了用以预测定向钢纤维增强水泥砂浆弯曲强度的尺度律计算式,并通过脆性数定量分析了钢纤维分布形式对材料脆性的影响。

通过静力加载试验,以两跨简支桥梁为原型,对比分析了普通钢筋混凝土连接板和PVA-ECC纤维混凝土连接板在正常使用过程中的抗裂和抗渗性能。结果表明,PVA-ECC纤维混凝土连接板开裂荷载是普通钢筋混凝土连接板的2.5倍;普通钢筋混凝土连接板的裂缝数量较少,平均间距76.8mm,最大裂缝宽度0.21mm;PVAECC纤维混凝土连接板的裂缝数量较多,平均间距22.6mm,最大裂缝宽度小于0.1mm。相同荷载作用下,普通钢筋混凝土连接板的混凝土应变比PVA-ECC纤维混凝土连接板大,但钢筋应变较小。