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%。

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%。

通过正交试验对喷射素混凝土、喷射补偿收缩混凝土、喷射钢纤维混凝土、喷射补偿收缩钢纤维混凝土带模养护与标准养护的抗压强度进行了极差和对比分析。试验结果表明,钢纤维体积率与膨胀剂掺量的推荐组合,在标准养护条件下为0.8%和6%,在带模养护条件下为1.6%和6%;在膨胀剂掺量为10%,钢纤维体积率为1.6%时,抗压强度提高比率最大,为17.9%。

对不同百分比掺量的纳米SiO2和钢纤维做了正交试验,进行了7d,28d抗压强度和劈裂抗拉强度试验研究。结果表明,掺入纳米SiO2能显著提高混凝土早期抗压强度,掺量为1.2%时抗压强度提高24.5%。掺入钢纤维能显著提高混凝土劈裂抗拉强度,钢纤维体积率掺量达到1.6%时劈裂抗拉强度提高78.6%。纳米SiO2和钢纤维的复合掺入,可显著优化补偿收缩混凝土的力学性能。

补偿收缩混凝土中掺入不同量的纳米SiO2进行抗硫酸盐侵蚀试验,并对其抗压强度和劈裂抗拉强度进行了测定,分析了纳米SiO2掺量对补偿收缩混凝土受硫酸盐侵蚀后压拉性能的影响。结果表明,掺纳米SiO2能有效改善补偿收缩混凝土受硫酸盐侵蚀后的压拉性能,纳米SiO2掺量为0.6%时效果最为理想。双掺0.6%纳米SiO2和1.2%钢纤维还能进一步提高补偿收缩混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能。

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%。

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。

为改善混凝土脆性、易开裂缺点,提高纤维与混凝土的黏结强度,同时提高混凝土强度,综合考虑三者的基础上,采取在混凝土中掺入钢纤维,并使用磁化水代替普通水,制备磁化水钢纤维混凝土,进行三种水流速度和四种钢纤维体积率条件下的抗折强度试验。试验结果表明,对于普通水和磁化水钢纤维混凝土,抗折强度均随钢纤维掺量的增加而增大;磁化水能有效提高钢纤维混凝土的抗折强度;当钢纤维体积率为1.8%,水流速度为2.1m/s时抗折强度提高幅度较大,增长率为27.38%。

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%。