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。

针对汶川地震中钢筋混凝土结构出现大量脆性破坏,以改善抗震结构延性为研究目标,对7根具有相同截面和配筋、不同纤维品种和掺量的纤维增强混凝土结构柱进行了低周反复加载试验,得到了框架柱的剪切荷载—位移曲线、骨架曲线以及各阶段的荷载位移值。并据此分析了不同的纤维品种和掺量对混凝土柱延性的影响。试验结果表明,纤维增强混凝土显著改善了剪压柱的延性,延缓了塑性铰的产生。试验数据比较说明,在承受剪压的框架结构柱非线性变形过程中,钢纤维混凝土具有最强的耗能能力,碳纤维混凝土对剪压柱的水平延性提高幅度较大,合成纤维能有效延缓塑性铰的出现,但是对柱端最大承载力提高幅度较小。

对钢纤维和不同膨胀剂掺量下的喷射补偿收缩钢纤维混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度进行了试验研究。结果表明,随着膨胀剂掺量的增加,钢纤维对喷射补偿收缩钢纤维混凝土的增强作用越明显,但膨胀剂掺量超过一定限度会明显降低这种增强作用,钢纤维体积率掺量为0和1.2%的喷射补偿收缩钢纤维混凝土中,膨胀剂的最佳匹配掺量分别为6%和8%。

纤维混凝土广泛应用于机场道面的新建与修补,其中的新型合成纤维道面混凝土改善了传统钢纤维道面混凝土自重大、成本高、对机轮磨耗大等缺点。在论述机场道面纤维混凝土材料及其抗冻性问题的基础上,通过快冻法试验,研究了钢纤维和聚丙烯纤维的掺入及掺量对道面混凝土抗冻性的不同影响。结果表明,聚丙烯纤维对道面混凝土抗冻性的改善效果优于钢纤维;聚丙烯纤维对道面混凝土抗冻性的影响存在最佳纤维掺量,掺入1.0%聚丙烯纤维对抗冻性的提高效果最好。

基于韧性在混凝土结构中的重要性,采用三分点加载的方式,探讨了膨胀剂和钢纤维的复合效应对喷射混凝土弯曲韧性的影响规律。结果表明,当钢纤维和膨胀剂的掺量分别为1.2%和8%时,喷射补偿收缩钢纤维混凝土的荷载-挠度曲线最为饱满;弯曲韧度指数和承载能力变化系数均大于理想弹性材料的相应值。

采用粉煤灰和钢纤维复合的技术路线,研究了粉煤灰等量取代、超量取代、水泥量不变的条件下对钢纤维混凝土性能的影响。结果表明,粉煤灰和钢纤维的掺入可提高道面混凝土的力学性能,改善混凝土的内部结构,并可降低道面混凝土的投资。

对不同几何尺寸及弹性模量的钢纤维和聚丙烯纤维混凝土进行了单轴压、劈拉、弯折和冲击力学性能试验研究,特别设计了抗冲击试验装置,比较了不同纤维几何尺寸、种类和掺量对混合纤维混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度及抗冲击性能的影响,分析了混合纤维混凝土的增强机理,并总结了增强混凝土力学性能较为突出的混合纤维的种类和掺量。

为改善普通桥面混凝土易出现露石、剥落、开裂、断板等现象,配制了力学性能优良且自重较轻的钢纤维陶粒桥面混凝土。实际应用表明,所配制的C40钢纤维陶粒桥面混凝土各项性能优良,可满足桥面混凝土的应用要求。

以轻集料为主要原料,研制了钢纤维高强轻集料桥面混凝土,对其容重、工作性能、力学性能和弯曲韧性进行了研究,提出了桥面钢纤维轻集料混凝土的施工工艺流程和施工质量控制等技术要点。

通过正交试验研究单掺纳米SiO2、单掺钢纤维以及双掺纳米SiO2与钢纤维对补偿收缩混凝土抗冲击韧性的影响。根据美国ACI544委员会推荐的试验方法,采用自行设计的自由落锤冲击试验装置。研究表明,单掺钢纤维会明显增强补偿收缩混凝土的抗冲击韧性,双掺纳米SiO2和钢纤维后,抗冲击韧性增强效果更佳。与未掺纳米SiO2相比,钢纤维掺量为0.8%、1.2%、1.6%时,抗冲击能量差最大分别可提高31.9%、24.5%和33.7%,钢纤维掺量不超过1.2%时,纳米SiO2的最佳掺量是0.6%。