使用沙漠砂制备了纤维增强水泥基材料,采用正交试验法研究了沙漠砂掺量、粉煤灰掺量、可再分散性乳胶粉掺量、纤维掺量以及水胶比对抗压强度和抗折强度的影响,并确定了最优配合比。采用单因素试验法探讨了石英砂取代沙漠砂对纤维增强水泥基材料力学性能的影响。试验结果表明,纤维掺量是影响沙漠砂纤维增强水泥基材料抗压、抗折强度指标最显著的因素;相比于石英砂,使用沙漠砂制备的纤维增强水泥基材料的抗折强度和劈裂抗拉强度均得到提高,但抗压强度降低。

采用不同掺量的纳米碳纤维制备混凝土,测试了纳米碳纤维改性混凝土的抗压强度、抗折强度和劈拉强度,并对其改性机理进行了探究。结果表明,适量的纳米碳纤维能够提高混凝土的力学性能。当掺量为0.3%时,纳米碳纤维改性混凝土的力学性能最优,其抗压强度、抗折强度和劈拉强度相较于素混凝土分别提高了9.2%、13.2%和17.5%。SEM测试结果表明,纳米碳纤维能够在混凝土内部形成立体网状结构,改善混凝土的微观形貌特征,增强混凝土的韧性和整体性,填充混凝土内部的孔隙缺陷,细化孔径分布,消耗混凝土破坏时的部分断裂破坏能。

以国内外自密实混凝土力学性能方面的研究为基础,综述了影响自密实混凝土力学性能的因素。根据已有研究成果,总结分析了抗压强度、抗拉强度、弹性模量以及抗折强度四个力学性能指标,并针对自密实混凝土力学性能的研究方向提出了建议。

研究了不同掺量PVA纤维、PP纤维和玻璃纤维对试件力学性能的影响以及不同钼尾矿替代率对纤维水泥制品力学强度的影响,并通过试验确定了纤维水泥板的最优配合比。结果表明,以PVA为增强纤维的试件性能优于PP纤维和玻璃纤维。采用模压成型,以PVA纤维和木浆纤维作为复合增强材料,掺钼尾矿所制备的纤维水泥板的抗折强度均高于未掺加钼尾矿的,且当钼尾矿替代量为20%时,其抗折强度最高。

采用球磨机对钼尾矿进行机械活化,考察了不同粉磨时间对钼尾矿粒径分布、筛余、等效粒径以及比表面积的变化规律,并将活化后的钼尾矿用于制备硅酸钙板,研究了机械活化前后钼尾矿对硅酸钙板性能的影响。试验结果表明,在粉磨初期,随着粉磨时间增加,钼尾矿粒径分布范围变窄,筛余明显降低,等效粒径减小,比表面积增加,制备的硅酸钙板水化产物托贝莫来石衍射峰强度和硅酸钙板抗折强度增加;当粉磨时间超过15min后,钼尾矿粒径和硅酸钙板性能变化不明显。机械活化过程等效粒径及比表面积与粉磨时间双对数具有较好的线性相关性。

对比分析了两种规格的玄武岩纤维分别以0.05%、0.10%、0.15%的体积掺量对机场道面混凝土抗折、抗压强度性能的影响规律。试验结果表明,玄武岩纤维对机场道面混凝土有较好的力学增强性能,28d抗折强度提高6.09%~19.80%,对抗压强度影响不明显,并且长度40mm、直径40μm的短切玄武岩纤维较长度20mm、直径20μm有更好的增强效果,可以在机场混凝土道面施工中使用,其最佳体积掺量为0.10%。

对聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料棱柱体试件进行了抗折试验,并对抗折试验后的一半试件进行了抗压试验。试验结果表明,随PVA纤维掺量的增加,试件抗折强度大幅提高,抗压强度先略有提高然后降低,纤维在水泥基体中起到了很好的增韧效果。

在砂浆中分别掺入11种不同比例的熔抽型超短超细钢纤维,并与相同掺量的剪切型超短超细钢纤维增强水泥砂浆进行了性能对比。结果表明,二种超短超细钢纤维的掺入均可提高水泥浆体的抗折强度、抗压强度和韧性,但熔抽型超短超细钢纤维对水泥砂浆的增强增韧作用高于剪切型超短超细钢纤维,并存在显著的纤维增强几何尺寸效应。

采用正交试验方法对超长复合型纤维水泥混凝土进行了最佳配合比试验研究。选择水灰比、砂率、纤维用量和减水剂用量四因素,每个因素四个水平进行试验,并通过极差、均值等分析方法对于正交试验结果进行了分析,得出了各因素及因素水平的变化对抗折、抗压强度的影响,最后确定了超长复合型水泥混凝土的最佳配合比。