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。

通过恒定磁场控制混凝土拌合物中的钢纤维方向,制备出单向分布钢纤维混凝土,对其劈裂抗拉、抗压和抗折等力学性能进行了试验分析。结果表明,与相同掺量的普通钢纤维混凝土相比,单向分布钢纤维混凝土的劈裂抗拉、抗压和抗折等力学性能均有不同程度的提高,且提高程度随纤维掺量的增加而降低,说明混凝土中纤维掺量对于纤维的定向效果有着较大影响,从而影响着纤维方向的提高率和混凝土力学性能的提高程度。