玄武岩纤维桥梁混凝土韧性特征及衰减规律

为研究玄武岩纤维对桥梁混凝土的增韧阻裂效果,设计了弯曲韧性试验、断裂韧性试验,分析不同玄武岩纤维掺量(体积分数,0%、0.07%、0.08%、0.09%,下同)对桥梁混凝土抗裂性能的影响规律,从中选出最优纤维掺量。利用动态疲劳加载试验,研究普通混凝土和最优纤维掺量组在不同荷载应力水平下(0.5、0.7)弯曲韧性系数和断裂能的劣化衰减规律,并基于扫描电镜(SEM)试验,从微观角度剖析玄武岩纤维对桥梁混凝土的增韧阻裂机理。试验结果表明：玄武岩纤维能够增加混凝土的弯曲韧性,起到增韧阻裂作用,有利于避免在荷载作用下混凝土过早开裂,玄武岩纤维掺量为0.08%时,改善效果最明显,28 d弯曲韧性系数较普通混凝土提高了235%;玄武岩纤维显著提升了桥梁混凝土的断裂能,当纤维掺量为0.08%时,提升效果最明显,较普通混凝土提高了247%;在不同荷载应力水平下,桥梁混凝土的弯曲韧性系数和断裂能都随着疲劳加载次数的增加而逐渐衰退,且初期降低幅度小,后期降低幅度较大。但掺入玄武岩纤维可以减缓桥梁混凝土衰减速率,提高其抵抗疲劳开裂的能力,进而延长桥梁混凝土疲劳寿命;纤维与水泥基体之间良好的黏结性能,使得玄武岩...     

玄武岩纤维对再生混凝土轴心受拉性能的影响

为研究玄武岩纤维对再生混凝土轴心受拉性能的影响,通过自行设计的混凝土轴拉试验装置,对不同玄武岩纤维体积掺量下(0、0.1％、0.2％、0.3％、0.4％和0.5％)的玄武岩纤维再生混凝土(basalt fiber recycled aggregate concrete,BFRAC)进行了轴心受拉试验,并分别与玄武岩纤维增强混凝土(basalt fiber reinforced concrete,BFRC)进行比较.研究结果表明,随着纤维掺量的增加,BFRAC的初裂强度、轴拉强度、初裂应变、峰值应变和初始弹性模量均呈现先增加后减小的趋势,纤维掺量为0.3％时,各项轴拉性能达到最大值,对应的提升率分别为40.5％、35.4％、10.4％、22.4％和16.9％.玄武岩纤维对再生混凝土轴拉性能的提升效果要优于普通混凝土.     

短切玄武岩纤维混凝土力学性能试验研究

玄武岩纤维混凝土(basalt fiber reinforced concrete, BFRC)是一种新型建筑复合材料,相比普通混凝土具有抗拉强度高、耐久性能好等优点。为探究玄武岩纤维掺量对混凝土基本力学性能的影响,分别对8种不同体积掺量的BFRC进行了立方体抗压和劈裂抗拉试验,基于试验结果,采用指数平滑预测模型对附加纤维掺量的混凝土强度性能进行预测。试验结果表明：随着纤维掺量的增加,混凝土抗压、劈拉强度和拉压比呈先增大后减小的趋势,存在最大值;对于立方抗压强度和劈裂抗拉强度而言,其峰值强度对应的纤维掺量有所不同,玄武岩纤维的掺入对混凝土劈裂抗拉强度影响较为明显;通过采用指数平滑预测模型对纤维体积掺量大于0.4%的BFRC强度性能进行预测发现,混凝土的抗压、劈拉强度及拉压比继续呈现出下降趋势。可见,适量掺入纤维提升了混凝土的强度性能,过多掺入纤维对混凝土的力学性能造成不利影响。     

玄武岩纤维增强大掺量矿物掺合料高强混凝土试验研究

为了研究玄武岩纤维增强高强混凝土(HSC)的增韧阻裂性能,采用腐蚀失重指标和环境扫描电镜(ESEM)微观分析方法,研究了不同玄武岩纤维耐碱腐蚀行为;在此基础上,系统地研究了玄武岩纤维种类及长度对大掺量矿物掺合料高强混凝土抗折强度、弯曲韧性、阻裂性能和收缩性能的影响.试验结果表明:玄武岩纤维具有较好的耐碱性,能显著提高H...     

纤维沥青混凝土动力性能试验研究

采用变截面分离式Hopkinson压杆(Split Hopkinson Pressure Bar,SHPB),对普通沥青混凝土、玻璃纤维沥青混凝土、木质素纤维沥青混凝土和3个掺量的聚酯纤维沥青混凝土进行了3种应变率的冲击压缩试验研究.试验结果与分析表明,沥青混凝土具有应变率增强效应,其动力抗压强度及韧性指标随着应变率的增大而增大;但是,纤维沥青混凝土动力抗压强度及韧性指标增长率随应变率提高有递减趋势;纤维含量对沥青混凝土在动力条件下的动力行为有显著影响,聚酯纤维掺量为0.25%的沥青混凝土动力抗压强度及韧性指标最优;3种纤维都可以增加材料的动力抗压强度及韧性指标,聚酯纤维增强沥青混凝土抗压强度最佳,木质素纤维次之,玻璃纤维最差;聚酯纤维提高沥青混凝土韧性指标最佳,玻璃纤维次之,木质素纤维最差.     

掺入混杂合成纤维的混凝土力学性能分析

采用高弹模聚乙烯纤维(PE)和低弹模聚丙烯粗合成纤维(CPP)混杂技术制备混杂纤维混凝土,对其抗压和抗弯性能进行测试,并采用双因素方差分析法对弯曲韧性影响因素的显著性特征进行了分析,同时还对混杂纤维的增强增韧机理进行了探讨.结果表明:在不同的粗集料掺量下,混杂纤维混凝土抗压强度普遍高于素混凝土,其提高幅度主要集中在15%~30%之间;掺入混杂纤维后混凝土试件的荷载-挠度曲线整体较为饱满,多数曲线表现为变形缓慢软化,部分出现变形硬化特征;纤维掺量对混凝土的韧性有非常显著的影响,而粗集料掺量影响较小;CPP/PE纤维可以从不同层次结构对混凝土进行增韧,产生正混杂效应,从而使制备的混杂纤维混凝土具有优异的韧性.     

玄武岩纤维粉煤灰橡胶混凝土力学性能试验研究

对玄武岩纤维橡胶混凝土设计了正交试验,对其力学性能进行测试并与普通混凝土对比,分析橡胶颗粒取代率、玄武岩纤维和粉煤灰掺量对混凝土28 d抗压、劈裂抗拉和抗折强度的影响。结果表明:橡胶颗粒取代率5%,玄武岩纤维掺量4 kg/m~3,粉煤灰掺量15%时,混凝土各项性能最佳。随橡胶颗粒取代率增加,混凝土抗压强度显著降低;而掺入玄武岩纤维使抗拉和抗折强度有较大幅度提升;最后从玄武岩纤维对混凝土类材料增韧阻裂机制进行了讨论。     

玄武岩纤维加筋微生物固化砂力学特性试验

针对微生物固化土体抗变形能力差、韧性低的特点,将离散的玄武岩纤维掺入到砂土中进行微生物固化处理,结合无侧限抗压强度试验和显微镜下观测,从宏细观角度研究不同纤维长度和掺量条件下玄武岩纤维对微生物固化砂土强度和韧性的影响.结果表明:玄武岩纤维加筋能够改善微生物固化砂土的强度和韧性;纤维长度的影响与纤维掺量密切相关,当纤维掺量较低时,试样的强度和韧性随着纤维长度的增加而增强;当纤维掺量较高时,试样的强度和韧性随着纤维长度的增加先增强后减弱;随着纤维掺量的增加,试样的强度和韧性均先增强后减弱,最优纤维掺量为0.3%～0.5%;研究范围内玄武岩纤维加筋最优条件为0.3%纤维掺量和20 mm纤维长度.     

玄武岩纤维再生混凝土的基本力学性能

玄武岩纤维(basalt fiber,BF)是一种新型无机纤维材料,具有较好的延性,抗拉强度高,密度小,且在建筑工程使用中具有较突出的经济优势,为再生混凝土力学性能的改善提供新的思路.针对C30混凝土强度等级,研究了玄武岩纤维掺量(体积分数,下同)分别在0.1%、0.2%、0.3%情况下,不同再生粗骨料替代率的抗压和劈裂抗拉性能.试验结果表明,玄武岩纤维会降低再生混凝土的流动性,增大水泥基体间的摩擦力,并对再生混凝土立方体抗压强度和劈裂拉伸强度具有一定的增强、增韧效果.玄武岩纤维掺量为0.3%,再生粗骨料替代率40%时C30混凝土抗压强度达到最大值.纤维掺量为0.1%时,再生混凝土劈裂拉伸强度的增加趋于稳定,为再生粗骨料在混凝土工程实践中的应用提供指导和借鉴.     

钢-玄武岩混杂纤维道面混凝土力学性能试验研究

结合道面混凝土的使用特点及要求,为提高道面混凝土的基本力学性能,对钢-玄武岩混杂纤维道面混凝土(steel-basalt hybrid fibers reinforced pavement concrete,简称SBHFRPC)的工作性及基本力学性能进行了比较系统的试验研究。试验通过对比分析研究了钢纤维以0.9%、1.2%、1.5%、1.8%四种体积掺率和玄武岩纤维以0.05%、0.10%、0.15%三种体积掺率相互混杂对机场道面混凝土抗折、抗压强度性能的影响规律,同时,对钢-玄武岩混杂纤维机场道面混凝土的基本力学增强机理进行了一定的分析。试验结果表明:混杂纤维对道面混凝土有较好的力学增强性能,在钢纤维掺量为1.5%,玄武岩纤维掺量为0.10%时达到最佳。     

冻融循环作用下玄武岩纤维混凝土抗压和抗折性能分析

通过掺加纤维的方法可有效改善混凝土在寒冷或者低温地区的冻害情况.基于此,本文通过控制变量法设计了5组不同冻融循环作用次数和4种玄武岩纤维掺量下的正交试验,并以此探究了不同冻融循环作用和不同玄武岩纤维掺量下混凝土的力学性能.研究结果表明：1)掺加玄武岩纤维可有效提高混凝土抗压强度、抗折强度以及抗冻融性能,且当掺量为2 kg/m³时其强度提高幅度最大;2)随着玄武岩纤维掺量的增加,混凝土抗折强度提高率增大,而抗压强度提高率则先增大后减小;3)当玄武岩纤维掺量为2 kg/m³时,不同冻融循环作用下混凝土抗折强度降低率随着冻融次数的增加而增加,抗压强度降低率则不明显.     

玄武岩纤维高性能混凝土早期抗裂性能试验研究

采用改进的平板法进行粉煤灰掺量和玄武岩纤维掺量对高性能混凝土早期抗裂性能影响的试验研究.首先通过单掺粉煤灰得出粉煤灰最优掺量为30%,然后再将不同掺量的玄武岩纤维掺入到粉煤灰掺量为30%的混凝土中,得出玄武岩纤维掺量的最优值.试验结果表明,玄武岩纤维的掺入对混凝土坍落度影响不大,但对高性能混凝土早期的开裂面积、初裂时间等都起到了显著的改善作用.当粉煤灰掺量为30%、玄武岩纤维掺量为1.6 kg·m-3时,高性能混凝土早期开裂面积最小,改善效果最好.     

玄武岩纤维支护砂浆动态力学性能

为研究玄武岩纤维(basalt fiber, BF)砂浆在复杂地下环境中应用于支护的可行性,做了4种不同掺量(0、0.2%、0.4%、0.6%)的BF砂浆,采用Φ74 mm的变截面霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar, SHPB)装置测试动态抗压强度,万能试验机测试静态单轴抗压强度。对比分析动态抗压强度、极限韧性、峰值应变、动态增长因子,研究BF砂浆的动态力学性能。结果表明,水泥砂浆掺加BF具有较好的抗冲击性能,随着BF掺量的增加,砂浆的峰值应力,极限韧性,峰值应变,动态增长因子均有所提升。BF掺量在0.6%时,相同应变率下的峰值应力最大,80 s^-1应变率下的峰值应变提升19.26%,在65 s^-1之后极限韧性提升最大,动态增长因子增加最快。BF掺量越多,砂浆冲击后形成的碎块粒度越大,扫描电镜分析与破坏形态均能说明BF可以在砂浆内部形成良好的约束作用。     

废弃轮毂纤维混凝土单轴受压下本构关系研究

通过对轮毂纤维体积分数掺量分别为0.0%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%的轮毂纤维混凝土进行单轴受压实验,得到同一应变率下混凝土应力-应变曲线.在废弃轮毂纤维掺量增加的同时,废弃轮毂纤维混凝土的应力-应变峰值均有所增加,达到峰值后均存在应变软化现象.以此试验结果为基础,提出了兼顾混凝土非线性应变效应和轮毂纤维增强效应的轮毂纤维混凝土本构关系,并通过试验曲线拟合得到相应拟合参数,结果表明该本构方程对试验曲线拟合效果良好.借助拟合曲线进行整体对比分析,再次说明了轮毂纤维的增韧效果明显.     

玄武岩纤维对再生混凝土早期抗开裂性能的影响

为了改善再生混凝土(RAC)因抗裂性能差所引起的安全耐久性问题,研究了不同玄武岩纤维体积掺量(0、0.1%、0.2%和0.3%)对再生粗骨料取代率为50%的玄武岩纤维再生混凝土(BFRAC)抗压强度和早期抗开裂性能的影响,并与普通混凝土进行对比。研究结果表明,再生粗骨料会降低混凝土的抗压强度和早期抗开裂性能。适量的玄武岩纤维有助于提高RAC的立方体抗压强度,纤维掺量为0.2%时增幅最大。随着纤维掺量的增加,BFRAC的各项早期开裂指标明显改善,纤维掺量为0.3%时最大裂缝宽度和单位面积上的总开裂面积最小,BFRAC的早期抗裂性能得到显著提高。     

超高性能混凝土轴心受拉力学性能试验研究

为了研究钢纤维掺量对超高性能混凝土(UHPC)轴心受拉力学性能的影响,设计、制作了纤维掺量为0%~5%的6组8字型单轴受拉试件,标准养护28d后进行单轴拉伸试验,得到了不同纤维掺量UHPC单轴受拉应力-应变全曲线;分析了钢纤维掺量对UHPC抗拉强度、峰值应变以及受拉韧性的影响.试验结果表明:在不影响UHPC工作性能的前提下,纤维掺量可达到5%,其抗拉强度为8.50MPa,对应的应变为1 619με;随着钢纤维掺量的增加,UHPC的抗拉强度、峰值应变、抗压强度以及受拉韧性均逐渐提高.最后依据试验数据建立了UHPC单轴受拉本构方程.试验结果可为UHPC材料的工程应用提供参考.     

纳米SiO_2/PVA纤维复合改性HVFC的断裂性能实验研究

研究了纳米二氧化硅(NS)及聚乙烯醇(PVA)纤维对高掺量粉煤灰混凝土(HVFC)弯曲断裂性能的影响.通过对5组质量掺量分别为0%,0.5%,1.0%,1.5%与2.0%的纳米二氧化硅和4组体积掺量分别为0%,0.08%,0.1%与0.2%的PVA纤维实验配比进行了研究.结果表明,单掺适量NS能提高HVFC的初裂荷载、初裂挠度,但是不能改善混凝土的脆性特征.单掺PVA纤维能提高混凝土的断裂韧性,其荷载-挠度曲线出现应变硬化现象.少量NS可以显著提高PVA纤维的增韧效果.当PVA纤维体积分数掺量为0.08%时,NS质量分数掺量为0.5%时,使得HVFC的弯曲韧性指数I_5、I_(10)、I_(20)比单掺PVA纤维混凝土分别高28%,43%和60%.     

玄武岩纤维增强路用混凝土力学与开裂性能

为了提高路用混凝土的韧性和抗裂性能,研究了玄武岩纤维掺量为0,1,3,6和10 kg/m3的碎石稳定基层混凝土和C30混凝土的工作性,抗压强度,断裂能及早期抗裂性能.试验结果表明:玄武岩纤维掺量增加,混凝土工作性下降,但可通过减水剂调整以保证其工作性.玄武岩纤维对混凝土增强效果不明显.混凝土中掺加玄武岩纤维,其峰值荷载和最大变形量均有所提高,当玄武岩纤维掺量大于6 kg/m3时,混凝土断裂能增加30%～100%.当玄武岩纤维掺量大于3kg/m3,混凝土开裂面积降低了30%～70%,混凝土抗裂性能显著提高.此外,SEM表明玄武岩纤维与水泥基体密切结合可以有效吸收混凝土中的拉应力,因而提高了混凝土的阻裂能力.     

纤维用量对沥青混凝土抗拉性能的影响

为了研究玄武岩纤维用量对沥青混凝土抗拉性能的影响,对不同掺量的玄武岩纤维沥青混凝土进行了间接拉伸试验。结果表明:纤维的加入对沥青混凝土的抗拉性能有显著地影响,但存在界限掺量。玄武岩纤维掺量是0.15%、0.2%和0.25%时,其纤维沥青混凝土劈裂抗拉强度较之普通沥青混凝土的分别提高了4.3%、8.6%和4.3%,破坏劲度模量分别提高了15.1%、40.4%和11.8%,对改善沥青混凝土的抗拉性能十分显著;以纤维对沥青混凝土的抗拉能力的改善效果作为衡量标准,则玄武岩纤维的最佳质量掺量范围在0.2%左右。     

玄武岩纤维-微硅粉混凝土力学性能研究

为了提高高强混凝土的阻裂性能及韧性,以C60高强混凝土为研究对象,混掺玄武岩纤维和微硅粉矿物掺合料,通过正交试验方法,研究了玄武岩纤维和微硅粉对高强混凝土力学性能以及抗裂性能的影响。在混凝土基本力学性能试验中得到掺合料的最佳掺量基础上,通过圆环抗裂试验研究了两种掺合料对混凝土抗裂性能的影响效果。结果表明:当玄武岩纤维掺量为3kg/m~3、微硅粉掺量为7%时,混凝土的基本力学性能达到最佳值;玄武岩纤维-微硅粉混凝土相对微硅粉混凝土的裂缝降低系数为56.3%。由此得出结论:玄武岩纤维-微硅粉混凝土能够增强高强混凝土的基本力学性能和抗裂性能。