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.     

聚丙烯-玄武岩混杂纤维再生混凝土高温性能试验研究

通过对聚丙烯-玄武岩混杂纤维再生混凝土(recycled aggregate concrete,RAC)立方体试件进行高温后力学性能试验研究,分析了不同纤维掺量及不同目标温度对混杂纤维RAC抗压强度及劈裂抗拉强度的影响,还探讨了不同高温下混杂纤维RAC试件的表观形态和质量损失。结果表明:同样高温作用下,与素RAC相比,混杂纤维RAC试件的表面损伤程度有所降低,质量损失率略有增大,而且除200℃外,随着玄武岩纤维掺量的增加其质量损失率逐渐增大。混杂纤维RAC试件的抗压强度和劈裂抗拉强度随所受温度的升高先增大后减小,200℃温度下强度均略有增大。在相同温度条件下,掺入混杂纤维的RAC的抗压强度和劈裂抗拉强度均大于素RAC,其中聚丙烯和玄武岩纤维掺量均为0.1%时试件强度为同温度条件下最高。通过对试验数据的统计分析,建立了不同纤维掺量下混杂纤维RAC的相对抗压强度和相对劈裂抗拉强度随温度变化的关系式,为RAC在工程实际中的应用提供了一定的参考价值。     

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。     

混杂纤维掺量对再生混凝土力学性能的影响研究

试验研究了钢纤维和聚丙烯纤维单一掺入,以及混合掺入时对再生混凝土力学性能的影响。结果表明:在再生混凝土中掺入钢纤维后,其各项力学性能都有所提高;单掺入聚丙烯纤维后其抗压强度有所降低,但显著提高了其劈裂抗拉强度和弹性模量;掺入混杂纤维后其抗压强度介于单掺钢纤维和单掺聚丙烯纤维之间,弹性模量受钢纤维掺量的影响较大,劈裂抗拉强度有显著提高,最高增强率达53.8%。加入纤维后,再生混凝土由脆性破坏变成塑性破坏。     

纳米SiO2和聚乙烯醇纤维对混凝土抗弯拉性能的影响

通过坍落扩展度试验和抗弯拉性能试验,采用4种不同纳米SiO2质量掺量和4种不同聚乙烯醇(PVA)纤维体积掺量,探讨纳米SiO2和PVA纤维对混凝土拌合物流动性及抗弯拉性能的影响.结果表明,随着纳米SiO2或PVA纤维掺量的逐渐增加,混凝土拌和物的流动性逐渐降低.纳米SiO2掺量不超过5％时,随着纳米SiO2掺量的增加,混凝土抗弯拉弹性模量以及抗弯拉强度均不断增大;但当纳米SiO2的掺量从5％继续增加到7％时,混凝土抗弯拉弹性模量和抗弯拉强度均有一定下降.当PVA纤维体积掺量低于0.1％时,PVA纤维对纳米混凝土抗弯拉性能的增强作用随纤维体积掺量增加逐渐增大,但当纤维体积掺量超过0.15％时,纳米混凝土抗弯拉强度和抗弯拉弹性模量均有下降趋势,抗弯拉强度和抗弯拉弹性模量分别在纤维体积掺量为0.15％和0.1％时达到最大值.     

矿物掺和料对高性能再生混凝土力学性能的影响

采用公路拆除后废弃混凝土生产再生粗骨料并测试其性能指标,用70%再生粗骨料取代率和净浆裹石法配制高性能再生混凝土.以矿物掺和料品种、掺量为影响因素,开展高性能再生混凝土力学性能试验研究.试验结果表明,高性能再生混凝土的流动性能随着单掺粉煤灰或复掺粉煤灰与矿渣掺量的增大而变好,但其弹性模量、抗压强度降低.结合试验成果和课题组此前试验数据,拟合出适用于高性能再生混凝土弹性模量的计算模型.     

废易拉罐粗纤维增强再生混凝土基本性能

为改善再生混凝土的性能,用废易拉罐剪成纤维条制备纤维再生混凝土。通过纤维再生混凝土、再生混凝土和天然骨料混凝土的坍落度试验、立方体抗压试验和劈裂抗拉试验,研究废易拉罐粗纤维的长度、掺量对再生混凝土工作性能和力学性能的影响。研究结果表明：纤维再生混凝土的流动性随废易拉罐粗纤维长度和掺量的增大而降低,但小掺量时（0.5%）纤维对再生混凝土流动性影响不大;粗纤维的加入,使得再生混凝土的抗压强度存在小幅波动,但劈拉抗拉强度大幅提高。可见,废易拉罐粗纤维可用作再生混凝土的增强材料,实现环保和固体废物资源化目的。     

废弃纤维再生混凝土劈裂抗拉强度尺寸效应试验

目的研究再生骨料取代率、废弃纤维掺入量和混凝土强度等级对废弃纤维再生混凝土立方体试件劈裂抗拉强度的尺寸效应.方法对15组边长为100 mm、150 mm、200 mm的立方体试件进行劈裂抗拉试验,通过尺寸效应度评价各参数对尺寸效应的影响规律;采用最小二乘法,验证经典尺寸效应理论模型对废弃纤维再生混凝土的适用性.结果随着再生骨料取代率的增加,劈裂抗拉强度尺寸效应增加;随着废弃纤维掺入量的增加,劈裂抗拉强度的尺寸效应先减小后增加,当废弃纤维掺入量为0. 12%时,尺寸效应现象较小;混凝土的强度等级越高,强度的尺寸效应现象越明显;两种经典尺寸效应理论试验数据的拟合相关系数介于0. 946～0. 999.结论废弃纤维再生混凝土的劈裂抗拉强度存在尺寸效应现象,与普通混凝土随强度等级的变化规律一致,Bazant尺寸效应理论无切口情况修正和Carpinteri分形尺寸效应适用于废弃纤维再生混凝土尺寸效应的分析.     

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.     

掺加硅粉及纤维改性再生混凝土性能试验研究

再生混凝土因其能够妥善处理环境与资源的压力,而被广大学者所研究.以硅粉与纤维的不同掺量为变量,设计并制作了再生骨料取代率为30%的再生试块,并对其立方体抗压强度、轴心抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度、弹性模量、峰值应变等力学与变形指标进行了研究,探寻硅粉与纤维对其性能的影响规律,为其在工程实践中的应用提供参考依据.结论表明:硅粉增加了再生混凝土的立方体抗压强度,但降低了棱柱体抗压强度,对其他参数的影响呈现出不规则的波动;纤维能够显著的提高再生混凝土的变形性能,使其他各强度值出现不同程度的降低.试验也表明,经过合理设计的硅粉与纤维掺量,能够弥补再生混凝土的缺陷,使其各方面的综合性能达到最优.     

撒布式混杂钢纤维再生混凝土力学性能

为了研究撒布式混杂钢纤维再生混凝土的力学性能,以混杂钢纤维撒布层数和掺量为参数,对混凝土试块进行抗压、劈拉及弹性模量试验。结果表明:随着混杂钢纤维撒布层数的增加,抗压强度整体变化不大,劈拉强度逐渐呈现上升趋势,弹性模量、拉压比、弹强比随层数变化规律不明显;但弹性模量均较普通再生混凝土降低,拉压比均较普通再生混凝土增大,弹强比有增大也有减小;随着混杂钢纤维掺量的增加,抗压强度先增大后减小,劈拉强度、弹性模量逐渐增大,拉压比、弹强比先减小后增大。撒布混杂钢纤维层后,再生混凝土的破坏由脆性转变为具有一定的塑性。     

基于超声检测的废弃纤维再生混凝土弹性模量试验研究

为研究长期持荷损伤后再生骨料取代率和废弃纤维掺入对再生混凝土弹性模量的影响规律，制备了再生骨料取代率为0、50%、100%，废弃纤维体积掺入量为0.08%的废弃纤维再生混凝土试件，进行了混凝土标准弹性模量试验和超声波无损检测试验。研究表明，弹性模量与超声波速呈线性正相关，在宏观尺度上表现为抵抗弹性变形的能力减小，在细观尺度上表现为混凝土和再生混凝土中界面强度降低。纤维的桥接作用可以阻断微裂缝的开展抑制废弃纤维再生混凝土内部损伤的演化，从而提高了再生混凝土的弹性模量。超声波速随着应力水平和时间的增加而减小。采用中、美、欧规范计算废弃纤维再生混凝土弹性模量，中国规范和欧洲规范与超声检测值相差0.9%~8.4%和0.3%~12%，超声波无损检测法可进行长期损伤后的再生混凝土和废弃纤维再生混凝土弹性模量的定量分析。     

玄武岩纤维增强轻骨料混凝土力学性能试验

为探究玄武岩纤维在增强轻骨料混凝土力学性能方面的影响,以不同玄武岩纤维体积率、陶砂代砂子率和陶粒代石子率为影响因素,应用正交试验法设计9组玄武岩纤维轻骨料混凝土(basalt fiber lightweight aggregate concrete,BF-LAC),进行抗压、劈裂抗拉及抗折强度试验.结果表明:当玄武岩体积率为0.3％、陶砂代砂子率为7％、陶粒代石子率为8％时,BF-LAC的力学性能表现最佳.玄武岩纤维掺入轻骨料混凝土中能显著提升其强度,抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度的最大增幅分别为23.11％、20.64％和24.17％;玄武岩纤维是影响BF-LAC强度的显著性因素且对抗压强度的影响表现为特别显著;最后对纤维增强轻骨料混凝土的机理进行了分析并建立了BF-LAC强度与三因素之间的预测模型.     

多尺度聚丙烯纤维混凝土孔结构及抗冻性

选用2种尺寸聚丙烯细纤维与1种聚丙烯粗纤维,进行单掺及混掺,对9组不同纤维掺量试件进行快速冻融循环试验、抗压、劈裂试验及压汞试验,研究不同冻融次数下混凝土质量、动弹性模量变化以及冻融循环前后混凝土拉、压强度变化;研究多尺寸聚丙烯纤维对混凝土孔结构的改善情况;研究多尺寸聚丙烯纤维混凝土孔结构与抗冻性的关系,并对孔结构对混凝土抗冻性能的影响加以分析。试验结果表明:将聚丙烯纤维掺入素混凝土后,混凝土的微观孔结构和抗冻性能得到明显改善;在相同掺量条件下,聚丙烯粗纤维和多尺寸聚丙烯纤维对混凝土抗冻性有较大改善,且多尺寸聚丙烯纤维对混凝土的抗冻性改善效果最好:相比于素混凝土冻融后抗拉、压强度,单掺聚丙烯细纤维混凝土强度损失分别降低了9.95%～11.94%和4.29%～7.62%,单掺聚丙烯粗纤维混凝土强度损失分别降低了27.36%和16.67%,混掺多尺寸聚丙烯纤维混凝土强度损失分别降低了46.77%～53.23%和41.90%～50%。     

基于分形理论研究RTSF混凝土冲击压缩性能

为了研究回收轮胎钢纤维(RTSF)混凝土的冲击压缩性能,利用分离式霍普金森压杆对普通混凝土(F0)、工业钢纤维(ISF)混凝土和RTSF混凝土进行冲击压缩试验,统计冲击破坏后的碎块数量并计算分形维数.结果表明:RTSF混凝土冲击破坏形态分为三种类型,即周边张应变破坏、留芯破坏和整体破坏;应变率在55~125s^-1左右时,不同掺量RTSF混凝土的分形维数范围为1.33~2.25;分形维数随RTSF掺量增加出现先减小后增大的趋势,RTSF 0.75混凝土分形维数最小;不同掺量的RTSF混凝土的分形维数随应变率增加而增大;不同应变率下RTSF混凝土的动态抗压强度及断裂能均随分形维数的增加而增大;ISF 1.00的分形维数、动态抗压强度和断裂能均介于RTSF0.75和RTSF1.00之间,RTSF 0.75比ISF 1.00(纤维长度为35mm,长径比为65)能更有效提高混凝土的冲击压缩性能.     

方钢管再生混凝土界面粘结性能试验

对8根钢管再生混凝土柱界面粘结性能进行研究,探讨再生骨料取代率及再生混凝土强度对钢管再生混凝土界面粘结性能的影响.结果表明:钢管再生混凝土荷载-滑移曲线大致经历无滑移阶段、应力上升段、应力下降段等3个阶段,不同再生骨料取代率的钢管再生混凝土荷载-滑移曲线具有类似的特征;再生骨料的取代率对钢管与再生混凝土界面粘结强度影响显著,再生骨料取代率越高,界面粘结强度越低;再生混凝土强度对钢管再生混凝土强度有一定影响,随着再生混凝土强度提升,粘结强度逐渐增加,但增幅逐渐降低.