通过三分点静载抗弯试验,研究了超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)体积掺量(0、0.3%、0.5%、0.7%)对钢筋混凝土板和玻璃纤维增强聚合物(GFRP)筋混凝土板抗弯性能的影响,观察了混凝土板的抗弯破坏形态,获得了承载力、挠度、裂缝分布、纵筋应变等指标,提出了适用于GFRP筋和UHMWPE增强混凝土板的极限承载力计算公式。结果表明:UHMWPE的掺入改善了GFRP筋混凝土板的脆性破坏模式;0.5%体积掺量的UHMWPE对钢筋混凝土板和GFRP筋混凝土板跨中变形的抑制效果最佳,但当UHMWPE体积掺量达到0.7%时抑制效果不明显;UHMWPE在混凝土受拉区内分担的拉应力随着纤维体积掺量的增加先增大后减少。

对素混凝土板、铁丝网混凝土板、碳纤维编织网增强混凝土板以及碳纤维联合铁丝编织网增强混凝土板进行了抗弯强度试验。试验结果表明,碳纤维编织网、碳纤维联合铁丝编织网提高板的抗弯强度明显,其中,碳纤维联合铁丝编织网增强混凝土板的抗弯强度最大,其抗弯强度比素混凝土板提高了111.3%,较铁丝网混凝土板提高了55.2%,较碳纤维编织网增强混凝土板,提高了11.1%。

对网格间距为80mm的不同碳纤维用量的碳纤维编织网增强混凝土板的抗弯强度进行了试验研究。碳纤维编织网是利用碳纤维束在经纬两个方向进行平织而成,并经过碳纤维浸润胶浸渍及在其表面粘砂的处理,以增强其与混凝土的粘结强度。试验结果表明,随着碳纤维用量的增加,碳纤维编织网增强混凝土板的抗弯强度与挠度逐渐提高,当碳纤维用量达到50个单元束时提高最大,较素混凝土板分别提高了106.6%和410.6%。

通过模拟火灾现场材料表面实际升温曲线,对普通混凝土板及不同掺量聚丙烯纤维混凝土板进行火灾实验,结果表明:不同于高性能混凝土中常出现的高温爆裂现象,普通混凝土在经历高温与冷却的过程后,内外部温度梯度应力使其出现很大的裂缝。而通过掺加聚丙烯纤维可有效地缓解裂缝宽度,降低高温对普通混凝土的损伤。同时,通过测试高温前后混凝土板底面及侧面回弹值发现,由于混凝土板内部与侧面温度值在空间内分布不同,进而造成混凝土材料回弹值的损失也不一样,使得混凝土板残余力学性能呈空间分布,且与温度场有着直接的关系。

采用平织法和打结法两种方法编织网格间距分别为80mm和100mm的碳纤维编织网,通过板的抗弯试验研究不同结网方式对不同网格间距CTRC板抗弯性能的影响。试验结果表明,打结法编织的碳纤维编织网在减小CTRC板的挠度的同时也相应降低了抗弯强度,且当超出板的抗弯极限承载能力之后CTRC板不会完全破坏,仍具有残余承载能力。其中网格间距为100mm打结碳纤维编织网增强混凝土板的抗弯强度及极限挠度较平织碳纤维编织网分别降低了36.8%和6.0%。