近年来,钢纤维已在建设工程中应用,但是钢纤维较为高昂的价格限制了其更广泛的工程应用。作为一种绿色建筑材料,竹纤维在混入混凝土之后可以改进混凝土的各项力学性能,利于提升大体积混凝土的抗裂、抗收缩与抗冲击能力。本文用自行设计的冲击试验装置对竹、钢纤维混杂纤维混凝土试件进行了冲击试验,对比了不同组别试块的冲击试验结果,分析了混杂纤维对混凝土抗冲击性能的影响。

通过对单掺和三种不同混杂比例混掺的方式,以体积掺加率0.3%、0.6%、0.9%、1.2%将玄武岩、聚丙烯纤维掺入普通C30混凝土中形成混杂纤维混凝土,对其进行7d、14d、28d龄期的抗硫酸盐腐蚀性能试验研究。结果表明,对基体混凝土在龄期为7d的抗压强度耐蚀系数提高最为显著的是单掺纤维系列与1:1、1:2混杂纤维系列纤维混凝土。各系列纤维对基体混凝土14d耐蚀系数提高的最佳纤维掺加率在0.3%附近;单掺聚丙烯纤维系列、单掺玄武岩纤维系列对基体28d耐蚀系数提高的最佳纤维掺加率分别在0.3%、0.9%附近。总体上混杂纤维系列纤维混凝土的抗硫酸静泡腐蚀能力优于单掺纤维系列纤维混凝土。

将玄武岩、聚丙烯纤维以单掺和混杂的形式掺入普通C30混凝土基体中,通过对4种掺加量在不同的掺加方式—单掺和3种不同混杂比例的混掺下对混凝土基体的28d抗压、劈裂抗拉、抗折等性能进行试验研究。结果表明,混凝土中掺入纤维后,对基体混凝土的抗压强度有降低作用;低掺量纤维对基体劈裂抗拉强度有明显的提高;对抗折强度有大幅度的提高作用;同时,对混凝土破坏形态有极大改善作用,其中混杂纤维优于单掺纤维。

为了研究钢-聚丙烯混杂纤维对高强混凝土动态劈拉强度的影响并确定两者较优的混杂比例,采用覫120mm的SHPB压杆装置对两种纤维以不同体积比掺杂的高强混凝土试件进行了动态劈拉试验,得到了较高力加载率下各组试件的动态劈拉强度。通过对比各组试件的计算结果,讨论了两种纤维掺量对试件动态劈拉强度的影响,在本次试验掺量范围内,两者在钢纤维掺量2.5%、聚丙烯纤维掺量0.22%时获得较好的混杂效果。

为了研究纳米Si O_2掺量对混杂纤维混凝土结构抗震性能的影响,建立弹性约束和固定约束相结合的模型,综合运用结构动力学分析方法,应用ANSYS WORKBENCH有限元分析软件,采用美国EI-Centro南北方向振动加速度,进行地震响应分析计算。根据求解云图,发现掺量为总质量0.36%的纳米Si O_2混杂纤维混凝土抗震效果最好,相对于不掺纳米Si O_2的混凝土形变位移减小3.4%~3.6%。

从技术和经济角度分析了混杂纤维混凝土管片取代传统管片的必要性和可行性,介绍了国内外混杂纤维混凝土管片的工程应用情况,并从设计计算、施工控制、经济效益等方面提出了混杂纤维混凝土管片存在的问题及解决方法。

在混凝土中掺入体积率分别为0.09%、0.05%的钢纤维和聚丙烯纤维得到混杂纤维混凝土,试验确定了混杂纤维混凝土与普通混凝土的基本参数,利用混凝土地铁管片的数值模拟方法和试验所得参数研究了混凝土地铁管片的力学性能,分析比较了有限元模拟得到的结果。结果表明:在同等条件下,混杂纤维混凝土地铁管片的承载能力高于普通混凝土地铁管片,同时也验证了用该数值模拟法研究混凝土地铁管片性能的可行性。

通过高掺量钢-聚丙烯混杂纤维高强混凝土的抗弯试验得到纤维混凝土的抗弯荷载-挠度曲线,据此分别采用弯曲韧性指数、等效抗弯强度与弯曲韧性比来研究分析不同体积掺量的钢纤维、聚丙烯纤维混杂后对C60高强混凝土抗弯韧性的影响规律。研究结果表明,钢纤维混凝土的抗弯强度和韧性均随着钢纤维掺量的增加而明显提高,对钢纤维掺量一定时的钢-聚丙烯混杂纤维混凝土而言,存在最优的聚丙烯纤维掺量使得抗弯强度和韧性最大,即出现较好的正混杂效应。