了得網工業技術_玄武岩纖維增強混凝土力學特性及其工程應用研究

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本書是“863”項目、自然科學基金項目和人纔基金項目科研成果，重點開展作為新型復合建築材料的玄武岩纖維增強混凝土所表現出來的力學特性並對其工程應用進行研究。

內容簡介

本書分9章，主要內容包括：緒論、BFRC力學性能試驗設計、BFRC力學性能試驗研究、浸膠BFRC基本力學性能及其耐久性試驗研究、不同環境下BFRC抗凍融性能試驗、BFC加固鋼筋混凝土梁受力性能試驗研究、BFRC增強機理及制備工藝分析、BFRC工程應用研究、研究小結等。
本書可作為土木工程領域內科研人員及大專院校土木工程、道路工程、市政工程等專業研究生用書，也可供從事道路工程、城市道路、市政道路、地下工程與隧道等設計、勘查和施工方面的工程技術人員參考。

目錄

第1章緒論

1.1引言

1.2玄武岩纖維增強混凝土研究現狀

1.3混凝土抗凍融破壞研究現狀

1.3.1混凝土凍融破壞機理與抗凍規律

1.3.2混凝土內部結構影響凍融破壞的因素目錄

第1章緒論

1.1引言

1.2玄武岩纖維增強混凝土研究現狀

1.3混凝土抗凍融破壞研究現狀

1.3.1混凝土凍融破壞機理與抗凍規律

1.3.2混凝土內部結構影響凍融破壞的因素

1.3.3纖維對混凝土抗凍性能的影響

1.3.4混凝土凍融試驗研究方法

1.4纖維布加固國內外研究現狀

1.4.1常用纖維布

1.4.2玄武岩纖維布

1.4.3國內外研究現狀

第2章BFRC力學性能試驗設計與準備

2.1試驗材料

2.2試驗配合比設計

2.3試件設計

2.3.1抗壓強度

2.3.2抗折強度

2.3.3劈裂抗拉強度

2.3.4軸心抗拉強度

2.4試件制備及養護

第3章BFRC力學性能試驗研究

3.1抗壓強度試驗

3.1.1試驗方法

3.1.2試驗結果與分析

3.2抗折強度試驗

3.2.1試驗方法

3.2.2試驗結果與分析

3.2.3BFRC韌性分析

3.3劈裂抗拉強度試驗

3.3.1試驗方法

3.3.2試驗結果與分析

3.4軸心抗拉強度試驗

3.4.1試驗方法

3.4.2試驗結果與分析

3.4.3軸心抗拉強度與劈裂抗拉強度關繫

3.5本章小結

第4章不同環境下BFRC抗凍融性能試驗研究

4.1常規環境下BFRC抗凍融性能試驗

4.1.1試驗設備及試驗方法

4.1.2試驗結果與分析

4.2BFRC在NaCl溶液中的抗凍融試驗

4.2.1BFRC凍融破壞失效規律

4.2.2BFRC凍融損傷抑制作用

4.3BFRC在MgSO4溶液中抗凍融試驗

4.3.1BFRC凍融破壞失效規律

4.3.2BFRC凍融損傷抑制作用

4.4BFRC在復合溶液中抗凍融試驗

4.4.1BFRC凍融破壞失效規律

4.4.2BFRC凍融損傷抑制作用

4.5腐蝕條件凍融循環與單純凍融循環作用比較

4.5.1相對動彈性模量和凍融循環壽命

4.5.2質量損失

4.6本章小結

第5章浸膠BFRC基本力學性能及其耐久性試驗研究

5.1浸膠BFRC基本力學性能試驗研究

5.1.1浸膠BFRC原材料的組成

5.1.2浸膠BFRC配合比的設計

5.1.3浸膠BFRC抗壓強度試驗研究

5.1.4浸膠BFRC劈拉強度試驗

5.1.5浸膠BFRC彎拉強度試驗

5.1.6浸膠BFRC的落錘衝擊試驗

5.2浸膠BFRC的抗滲性試驗

5.2.1混凝土抗滲性影響因素

5.2.2混凝土抗滲性試驗方法

5.2.3滲透試驗

5.2.4滲透試驗結果與分析

5.3浸膠BFRC的耐腐蝕性試驗

5.3.1混凝土硫酸鹽腐蝕影響因素

5.3.2混凝土硫酸鹽腐蝕試驗方法

5.3.3腐蝕試驗

5.3.4硫酸鹽腐蝕試驗結果與分析

5.4浸膠BFRC的抗凍性試驗

5.4.1混凝土抗凍性影響因素

5.4.2抗凍融性能試驗

5.4.3抗凍融試驗結果與分析

5.4.4結果分析

5.5本章小結

第6章BFR數值模擬分析

6.1BFRC溫度應力數值模擬

6.1.1引言

6.1.2耦合場數值模擬

6.1.3BFR數值模擬

6.2BFRC路面數值模擬

6.2.1力學模型

6.2.2計算參數

6.2.3路面加載情況

6.2.4模型建立

6.2.5數值模擬結果分析

6.2.6影響參數分析

6.3BFRC機場跑分析

6.3.1引言

6.3.2BFRC機場跑道結構及參數

6.3.3機輪荷載情況

6.3.4BFRC機場跑道模型建立

6.3.結果分析

6.4本章小結

第7章玄武岩纖維布加固鋼筋混凝土梁受力性能試驗

7.1試驗方案設計

7.1.1試驗材料

7.1.2試驗配合比設計

7.1.3玄武岩纖維布的粘貼工藝

7.1.4應變片的粘貼技術

7.1.5試件設計

7.1.6試件制備及養護

7.2玄武岩纖維布加固鋼筋混凝土梁受彎試驗

7.2.1試驗方法

7.2.2試驗結果與分析

7.3玄武岩纖維布加固鋼筋混凝土梁受剪試驗

7.3.1試驗方法

7.3.2試驗結果與分析

7.4玄武岩纖維布加固鋼筋混凝土梁的理論分析

7.4.1抗彎強度的計算

7.4.2裂縫寬度的驗算

7.4.3抗剪強度基本公式

7.5本章小結

第8章玄武岩纖維對基體增強增韌理論分析

8.1纖維混凝土增強機理分析

8.1.1復合材料理論

8.1.2纖維間距理論

8.1.3增強機理分析

8.1.4增韌機理分析

8.2制備工藝對BFRC性能影響分析

8.2.1試驗主要設備

8.2.2試驗步驟

8.2.3試驗結果與分析

8.3浸膠BFRC衝擊試驗電鏡分析

8.4本章小結

第9章結論

參考文獻

前言

前言

黨的“十九大”報告中明確提出，推動資源節約是中國綠色發展的重點工作。建設美麗中國，實現中華民族持續發展，加快新材料的革命，纔能更好地適應我國土木、交通等領域的快速發展與大規模建設。2017年7月交通運輸部公布的數據顯示，我國高速公路已覆蓋約98%的城鎮人口20萬以上的城市，通車裡程達到13.1萬km，位居世界，近40%的貨物通過高速公路實現流轉。在投入運營的道路中，很多公路路面未達到使用年限，甚至投入運營不久，即出現了嚴重的破裂和使用功能衰退，造成了嚴重的交通不便和巨大的經濟損失。目前我國高速公路和高等級公路路面結構普遍采用水泥混凝土路面或瀝青混凝土面層結構，因而路面結構用的混凝土材料的力學性能優劣至關重要。前言

黨的“十九大”報告中明確提出，推動資源節約是中國綠色發展的重點工作。建設美麗中國，實現中華民族持續發展，加快新材料的革命，纔能更好地適應我國土木、交通等領域的快速發展與大規模建設。2017年7月交通運輸部公布的數據顯示，我國高速公路已覆蓋約98%的城鎮人口20萬以上的城市，通車裡程達到13.1萬km，位居世界，近40%的貨物通過高速公路實現流轉。在投入運營的道路中，很多公路路面未達到使用年限，甚至投入運營不久，即出現了嚴重的破裂和使用功能衰退，造成了嚴重的交通不便和巨大的經濟損失。目前我國高速公路和高等級公路路面結構普遍采用水泥混凝土路面或瀝青混凝土面層結構，因而路面結構用的混凝土材料的力學性能優劣至關重要。
混凝土是一種無機非金屬材料，由於自身原材料來源廣泛，綜合耗能不高，有很高的抗壓強度，且強度等級範圍寬，有較好的耐久性、價格低廉等優點，因此在土木工程中的使用範圍十分廣泛，對土木工程的建設起到至關重要的作用。但混凝土自身仍然存在一些嚴重的性能缺陷，如抗折、抗拉強度低，韌性差，脆性大，抗衝擊性能低等。裂縫是混凝土路面的主要病害，目前路面裂縫問題沒有得到根本解決，在道路投入使用後容易受各種車載作用、溫度變化以及地基沉降等各種因素的影響，路面會產生裂縫、坑槽、車轍、松散、沉陷、表面破損等病害。
纖維混凝土是以混凝土或水泥漿、砂漿為基礎材料，以無機纖維、有機纖維或金屬纖維材料為增強材料組合而成的一種復合材料。將彈性模量高、抗拉強度大、耐久性好的纖維均勻分布在混凝土中，可以彌補混凝土多種力學性能的不足。如今，用於改善混凝土性能的纖維不勝枚舉。其中，應用較多的是鋼纖維、碳纖維、聚丙烯纖維、玻璃纖維。連續玄武岩纖維(continuous basalt fiber，CBF或BF)就是典型的天然纖維，與其他纖維相比，擁有不可比擬的優越環保性能，並以其優異的力學性能在土木建築和交通領域擁有廣泛的應用前景，是新型纖維中的典型代表。玄武岩纖維是目前較為理想的增強增韌纖維材料，其潛在性能已經受到工程界人士的關注。玄武岩纖維是一種新型環保的無機纖維材料，是由天然玄武岩礦石為原料，經過1450~1500℃熔融後，通過鉑銠合金拉絲漏板制作而成，具有優良的相容性和力學性能，屬於純天然的無機非金屬材料，被稱為21世紀的“”纖維。其優良的抗拉和抗彎性能、阻裂性能、耐衝擊、抗滲、抗凍性成功地應用於軍事、水利、建築、機場、公路等領域。
玄武岩纖維的高性能在抑制混凝土初期收縮裂紋和優化混凝土耐久特性方面發揮的效用非常顯著，而且其材料來源和生產過程完全是天然的，對人類健康和生態環境無害。由此可將玄武岩纖維及其復合材料應用於國防建設、交通運輸、建築、環保、電子、航空、航天等領域，是21世紀符合生態環境要求的新興綠色材料。玄武岩纖維產品是典型的硅酸鹽纖維，具有玻璃纖維、芳綸纖維和碳纖維所不具備的很多特性，且有和水泥混凝土及砂漿相近的密度(2.63~2.80g/cm3)，所以在均勻分布方面具有獨特優勢，是一種很有發展前景的新型增強增韌材料，由此決定了它在特殊行業、領域有不可替代的市場需求。近年來，對玄武岩纖維混凝土的力學性能和工程應用的研究已經成為相關領域的研究熱點，國內外不少學者對其性能展開了深入研究。
作為一種新型建築復合材料，玄武岩纖維混凝土具有良好的力學性能和廣泛的工程應用前景。本書利用理論分析，室內試驗、數值模擬和現場跟蹤測試的手段，探究這種新型材料的抗壓強度、抗折強度、劈裂抗拉強度、抗彎拉強度力學性能以及各種環境下的耐久性等特性，以便能夠充分發揮該材料在建築工程和道路工程應用中的良好作用。同時，應軟件對玄武岩纖維混凝土在各種荷載作用下進行應力及位移分析，確保這種新型復合建築材料各方面的性能滿足實際工程需要，該研究成果對相關領域具有積極的借鋻意義。通過新材料的研究及工程推廣應用，能夠創造良好的經濟效益和社會效益。
本書是多年來多個課題的研究成果，應歸功於課題研究團隊共同的努力。同時，在編寫過程中，借鋻了一些相關的ANSYS、MIDAS參考書以及ANSYS、MIDAS軟件官方網站，受益匪淺，在此深表感謝！
金生吉（瀋陽工業大學）負責本書第8、9章的撰寫並統稿；孫一民（瀋陽工程學院）負責撰寫本書第1～4章；於賀（瀋陽工業大學）負責撰寫本書第5、6章；侯東序（瀋陽市建設工程質量檢測中心有限公司）負責撰寫本書第7章。在此，對瀋陽工業大學劉子心、李忠良、張健、王艷苓、張鑫，以及瀋陽工程學院、瀋陽市建設工程質量檢測中心有限公司的各位學者在本書撰寫過程中所給予的指導和幫助，一並表示感謝！
本書資助項目包括國家自然科學基金項目“非常規天然氣開采中關鍵力學問題理論與試驗研究”（No.11272216）；遼寧省自然科學基金項目“玄武岩纖維增強混凝土路用性能及其工程應用研究”（No.2015020583）；遼寧省高等學校傑出青年學者成長計劃項目“核電站取水CACBPX結構流固耦合作用及抗震力學特性研究”（No.LJQ2013016）；遼寧省教育廳基金項目“滲流應力溫度耦合作用下混凝土大壩的破壞機理研究”（No.201564068）；遼寧省博士科研啟動基金“高等級公路高填方路基不均勻沉降規律及穩定研究”（No.20101076）；瀋陽市建委資金資助項目“BFRP布加固損傷混凝土梁試驗和工程應用指南”等。
後，希望本書能在實際工程中的設計、分析、仿真和施工等方面給予廣大讀者啟迪和幫助。
由於著者水平有限，加之時間倉促，書中難免存在疏漏和錯誤之處，懇請讀者不吝賜教。
作者
2018年5月

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第1章緒論

1.1引言
普通水泥混凝土的優點主要包括抗壓強度高、成本低、原材料來源豐富等，因此目前被廣泛應用於工程建築和道路橋梁等多數土木工程領域。但是其本身也存在一些缺點，例如脆性大、抗拉和抗折強度低、韌性低、抗衝擊性能差、收縮開裂、自重大等，使其在工程中的應用範圍受到一定限制［1］。
如何改善普通水泥混凝土的性能，並擴大其應用範圍，長期以來一直是研究人員不斷探索追尋的問題。目前，通過將各種纖維加到混凝土中，以改良混凝土的各種性能的探究，已經成為混凝土增強增韌試驗和理論研究的熱點。由於摻入具有增強增韌的纖維，混凝土相較之前韌性、抗衝擊性、耐久性能有明顯提高，砂漿塑性開裂性能也得到明顯抑制［2］。
摻入纖維後，纖維增強增韌混凝土的強度韌性和抑制裂縫開展的能力主要受到纖維本身的力學性能、纖維與基體的黏結性能、纖維的數量及其在基體中分布情況的影響［3］。根據彈性模量的大小，纖維主要有兩大類：纖維素纖維、聚丙烯纖維、聚丙烯腈纖維等屬於纖維自身彈性模量比基體彈性模量低的類別；石棉纖維、玻璃纖維、鋼纖維、碳纖維和芳綸纖維等屬於纖維彈性模量比基體彈性模量高的類別［45］。作為近年來新興的環保型材料，玄武岩纖維由於其優越的力學性能而備受關注。
連續玄武岩纖維(continuous basalt fiber，CBF)是一種外觀呈金褐色的無機纖維材料，其原材料是純天然火山噴出的玄武岩，利用鉑銠合金撥絲漏板將原材料在1450~1500℃高溫下熔融後快速拉撥而成［6］。CBF與其他纖維相比具有一繫列優越性能和顯著特征［1,69］。
(1) 原材料天然特性優異。CBF是由天然火山噴出岩為原材料制作而成，具有極強的耐化學腐蝕性能和耐熱性能，而且不含任何對人體造成傷害的物質成分。該纖維在生產過程中不產生任何有害氣體和廢渣，原料與成品的投入和輸出比可達1.05，因此該纖維是純綠色環保型材料。
(2) 良好的綜合性能。CBF有優越的綜合性能，用於增強增韌材料可達到非常理想的效果。因其抗拉強度極高，可達4150~4800MPa，超過大絲束碳纖維等其他合成或天然纖維。其斷裂延伸率比小絲束的碳纖維高。試驗表明，玄武岩纖維的應力應變曲線表現出完全彈性關繫；不受酸、堿腐蝕，耐化學腐蝕性能極其優越；耐溫度性能良好，在正常環境溫度變化下，其性能不受影響；絕熱、絕電、隔聲效果良好。另外，CBF的分子結構與其他纖維不同，其分子維數不是一維線性，而是三維立體式的，因此抵抗壓縮變形的能力和抵抗剪切破壞的能力均很強，而且在不同溫度環境中性能穩定。CBF的外表面浸潤性超強，當其與樹脂等材料結合時能夠互相滲透，表面極性好。第1章緒論

1.1引言
普通水泥混凝土的優點主要包括抗壓強度高、成本低、原材料來源豐富等，因此目前被廣泛應用於工程建築和道路橋梁等多數土木工程領域。但是其本身也存在一些缺點，例如脆性大、抗拉和抗折強度低、韌性低、抗衝擊性能差、收縮開裂、自重大等，使其在工程中的應用範圍受到一定限制［1］。
如何改善普通水泥混凝土的性能，並擴大其應用範圍，長期以來一直是研究人員不斷探索追尋的問題。目前，通過將各種纖維加到混凝土中，以改良混凝土的各種性能的探究，已經成為混凝土增強增韌試驗和理論研究的熱點。由於摻入具有增強增韌的纖維，混凝土相較之前韌性、抗衝擊性、耐久性能有明顯提高，砂漿塑性開裂性能也得到明顯抑制［2］。
摻入纖維後，纖維增強增韌混凝土的強度韌性和抑制裂縫開展的能力主要受到纖維本身的力學性能、纖維與基體的黏結性能、纖維的數量及其在基體中分布情況的影響［3］。根據彈性模量的大小，纖維主要有兩大類：纖維素纖維、聚丙烯纖維、聚丙烯腈纖維等屬於纖維自身彈性模量比基體彈性模量低的類別；石棉纖維、玻璃纖維、鋼纖維、碳纖維和芳綸纖維等屬於纖維彈性模量比基體彈性模量高的類別［45］。作為近年來新興的環保型材料，玄武岩纖維由於其優越的力學性能而備受關注。
連續玄武岩纖維(continuous basalt fiber，CBF)是一種外觀呈金褐色的無機纖維材料，其原材料是純天然火山噴出的玄武岩，利用鉑銠合金撥絲漏板將原材料在1450~1500℃高溫下熔融後快速拉撥而成［6］。CBF與其他纖維相比具有一繫列優越性能和顯著特征［1,69］。
(1) 原材料天然特性優異。CBF是由天然火山噴出岩為原材料制作而成，具有極強的耐化學腐蝕性能和耐熱性能，而且不含任何對人體造成傷害的物質成分。該纖維在生產過程中不產生任何有害氣體和廢渣，原料與成品的投入和輸出比可達1.05，因此該纖維是純綠色環保型材料。
(2) 良好的綜合性能。CBF有優越的綜合性能，用於增強增韌材料可達到非常理想的效果。因其抗拉強度極高，可達4150~4800MPa，超過大絲束碳纖維等其他合成或天然纖維。其斷裂延伸率比小絲束的碳纖維高。試驗表明，玄武岩纖維的應力應變曲線表現出完全彈性關繫；不受酸、堿腐蝕，耐化學腐蝕性能極其優越；耐溫度性能良好，在正常環境溫度變化下，其性能不受影響；絕熱、絕電、隔聲效果良好。另外，CBF的分子結構與其他纖維不同，其分子維數不是一維線性，而是三維立體式的，因此抵抗壓縮變形的能力和抵抗剪切破壞的能力均很強，而且在不同溫度環境中性能穩定。CBF的外表面浸潤性超強，當其與樹脂等材料結合時能夠互相滲透，表面極性好。
(3) 相容性良好。玄武岩礦石主要是由SiO2和Al2O3組成，CBF的纖維是典型的硅酸鹽纖維，因此其在拌合時很容易分布散開在水泥混凝土和砂漿中，摻入CBF後，混凝土體積不會發生變化，拌合流動和保水性好，有抗滲防凍等良好的耐久性，混凝土的耐溫性能、抑制裂縫開展性能、抗衝擊性能等得到大幅改善。
(4) 生產成本低廉。普通硅酸鹽水泥用的CBF，與聚丙烯纖維、聚丙烯腈纖維、玻璃纖維等纖維相比生產成本低，因此CBF和其他纖維相比，具有強大的競爭優勢。
(5) 生產工藝簡潔。CBF生產工藝是將玄武岩礦石投入熔爐中，待高溫熔融後經鉑銠合金漏板拉撥即可制成纖維，在制作過程中不需要添加任何其他配料，因此生產工藝十分簡潔。
(6) 應用領域寬。CBF及其制品可應用於基礎機械裝備制造業、航空、船舶、汽車等交通工具制造業，做成保溫、隔熱、吸聲和不可燃復合材料； CBF增強混凝土還可以廣泛應用於建築、道路、橋梁、港口、航道、飛機場等各種大型運輸結構樞紐以及地下結構工程、水利工程乃至核電發電設施、軍事領域等。作為增強復合材料、結構板材和飾面材料很好地起到加固補強、防滲抗裂、延長建築使用壽命等作用。
鋻於CBF的上述性能和優點，近年來在混凝土中摻加短切亂向CBF制成的玄武岩纖維增強混凝土(basalt fiber reinforced concrete，BFRC)成為工程領域的研究熱點。但是目前我國對於BFRC的研究尚處於起步階段，工程應用實例較少，多為試驗室探索挖掘性研究。本書通過試驗、理論分析和數值模擬相結合的研究方法進一步開展BFRC的基本力學性能、耐腐蝕性、耐久性以及在工程中的應用研究。
1.2玄武岩纖維增強混凝土研究現狀
玄武岩纖維(CBF)是蘇聯於20世紀50年代開發出來的。1960—1970年，CBF研制及其制備生產工藝作為國家重點任務得以迅速開展。1972年，蘇聯的科研試驗室已研制出20多種CBF制備生產工藝。1985年，CBF開發成功並實現了工業化生產，隨後，蘇聯、美國等國家陸續建起CBF制備工廠，CBF工業化生產不斷擴大。
20世紀80年代，我國引入纖維混凝土，並不斷進行推廣和應用。其中，玄武岩纖維是我國鼓勵發展的四大高科技纖維之一，並於2002年8月將“玄武岩纖維及其復合材料”項目列入國家“863”計劃和火炬計劃、國家科技型中小企業創業基金［6］。玄武岩纖維在我國不斷得到更大的重視，對其的研究也不斷地深入。
近年來，國內外各界人士對玄武岩纖維混凝土的性能進行了相應的研究，取得了一些成果。V.RAMAKRISHNAN等人對新拌合硬化後的玄武岩纖維混凝土進行了試驗研究，結果表明，玄武岩纖維可以很好地分布在混凝土中，無成球或結團現像。纖維的摻入，提高了混凝土裂縫能量吸收能力和延展性。2005年，Dias、Thaumaturgo等人［10］對摻入玄武岩纖維的增強聚合物混凝土進行了斷裂韌度的分析，研究表明，通過對斷裂韌性值、臨界應力強度因子值和臨界裂縫張開位移值的測定和計算，發現摻入CBF的聚合物混凝土具有更好的抗斷裂性能。Zielinski和Krzysztof等人［11］對CBF加固混凝土梁構件的適用性進行了研究，結果表明，相比玻璃纖維和碳纖維，CBF具有更好的耐高溫性能，改善了梁的屈服和極限強度。玄武岩纖維片施加數目為兩層時是好的加固方案，並且加強時不需要延伸到彎曲構件的整個長度。廉傑等人［12］對不同纖維摻量的BFRC力學性能進行了試驗研究，結果表明，摻入混凝土中的CBF在骨料結合界面具有良好的聯結性能，提高了混凝土內部結構的密實度，降低了孔隙率，從而提高了混凝土的各項力學性能，特別在抗壓強度的早期增強效果尤為顯著。CBF的體積摻量和長徑比對混凝土的強度也有一定影響。因此，可以通過的體積摻量和長徑比的確定來提高混凝土性能。
李為民等［13］對BFRC的衝擊壓縮性能試驗進行了研究，結果表明，在不同的CBF體積摻量情況下，BFRC的動態強度增長因子與平均應變率的對數呈現線性關繫，且強度和變形隨應變率變化呈現顯著的線性增加，體現了良好的相關性能。當CBF摻量為0.1%時，BFRC動態的抗壓強度提高了26%，變形能力提高了14%；當CBF摻量為0.2%左右時，BFRC動態的抗壓強度有所提高，但變形能力變化不太明顯。在BFRC工作性能方面，通過對新拌BFRC性能研究，結果表明，CBF的加入降低了混凝土的流動性，增加了含氣量，相比聚丙烯纖維，CBF提高了混凝土強度，也顯著提高了其彈性模量。2012年，有學者對BFRC的力學性能在機場路面上的應用進行了研究，結果表明，BFRC改善和提高了原有機場混凝土道面的強度和耐久性，且長度為40mm、直徑為40μm的CBF增強效果更顯著，的體積摻量為0.1%。韓嶸等［14］通過混凝土中加入鋼纖維對抗拉性能試驗的研究，結果表明，鋼纖維的體積摻量和長徑比對混凝土拉伸強度具有提高作用，且體積摻量增加、長徑比增大，其增強效果愈加顯著。通過輔助剛架的設計，對受拉的應力應變關繫進行了測試，並提出了相應的解析表達式，對直接測試的拉伸強度和劈裂試驗間接測試的拉伸強度關繫進行了分析。趙茜［15］對混凝土直接拉伸的測試技術和誤差進行了相應的分析，提出混凝土軸心拉伸試驗時的關鍵問題：試件幾何對中時，要保證偏心率小於15%。同時，要考慮試件的應力集中問題，保證試件在標距尺寸內的斷裂率大於75%。此外，黃承逵等［16］應用能量原理對混凝土軸拉試件的穩定開裂條件進行了討論，對混凝土的動態拉伸試驗適應性進行了分析並提出了相應的試驗方法。結果表明，試驗機的繫統剛度對試驗有一定影響，當剛度不足時可以增加輔助的剛性杆，試驗時采用位移控制加載速度。對動態拉伸強度和變形進行測試時，優先采用軸接試驗方法。可采用抗折試驗方法研究加載速率對試驗結果的影響，但劈裂試驗方法不適於動態拉伸試驗。謝狄敏等［17］對混凝土試件在高溫作用下的抗拉強度與黏結強度進行了相應的試驗研究和理論分析，並建立了高溫條件下兩個強度的推算公式。尹健等［18］對高強混凝土的拉伸強度進行了試驗研究，結果表明，高強性能的混凝土抗拉強度得到明顯提高，有效降低了混凝土的脆性。同時，混凝土的軸心抗拉強度和抗壓強度與劈裂強度均具有很好的相關性。
吳文偉［19］對低溫下不同纖維混凝土力學性能進行相應的研究，並對體積摻量為1.5%的混合纖維混凝土進行道路的數值模擬。結果表明，纖維的摻入對混凝土的抗壓強度和抗壓彈性模量影響不大，對彎拉強度和延性具有明顯的提高，且體積摻量為1.5%的混合纖維對混凝土增強效果好。通過靜載作用下混合纖維混凝土路面分析，對比素混凝土路面，發現全摻式路面性能提高效果好，為實際的工程應用提供了一定的參考。此外，AlKhateeb G G等［20］對玄武岩纖維混凝土路面進行了動態蠕變車轍試驗，取得較好的結果。Jamshidi M等［21］對纖維混凝土板進行了耐久性試驗，結果表明，纖維的加入改善了水泥混凝土的延展性和韌性，提高了其耐久性能。此外，Shi J、Chen Z、Shao S等［22］對玄武岩纖維混凝土的有效導熱繫數、CBF增強聚合物復合梁的抗彎性能和BFRC高溫下衝擊變形特性也進行了相應的研究，表明CBF的加入提高了彈性模量和強度，且分散的相變材料與集體之間有限的接觸熱阻影響復合材料的有效導熱繫數； CBF增強聚合物復合梁表現出良好的彎曲性能和承載能力、抗剪切性能和延展性能； BFRC在不同溫度和衝擊荷載作用下具有較高的抵抗變形能力，且應力應變曲線顯示出塑性特征。

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