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。     

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.     

高温对玄武岩纤维筋混杂纤维再生混凝土粘结性能的影响

通过中心拉拔试验研究玄武岩纤维(basalt fiber reinforced polymer,BFRP)筋与混杂纤维再生混凝土高温后粘结性能.选取体积掺量均为0.15％的玄武岩和纤维素纤维混掺再生混凝土中,目标温度为20、100、200、300、400和500℃.试验研究结果表明:相同温度条件下,混杂纤维的掺入有效提...     

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.     

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。     

玄武岩纤维沙漠砂混凝土柱受压破坏研究

为了研究玄武岩纤维沙漠砂混凝土柱的受压性能。将玄武岩纤维(basalt fiber,BF)加入沙漠砂混凝土中,设计了12根试验柱。对BF质量掺量为0、0.05%、0.1%、0.15%的沙漠砂混凝土柱分别进行轴压和偏心距为0、60、120 mm的静力加载试验,对玄武岩纤维沙漠砂混凝土柱的表观特征、破坏形态、承载力、侧向变形、混凝土和钢筋荷载压应变曲线等进行分析。结果表明:BF的掺入可以有效阻止受压柱浇筑初凝时表面出现的开裂;随着BF掺量增加,其抗压强度、承载力、压应变和柱中侧向变形呈先增后减趋势;且偏压试验表明在一定程度上能提高沙漠砂混凝土的抗拉强度;经分析发现普通混凝土的一些规律以及相关规范同样适用于沙漠砂混凝土,且偏心受压基本符合平截面假定。当BF质量掺量为0.1%时,各组受压柱力学性能均达到最优。     

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.     

玄武岩纤维混凝土冲击韧性和微观界面试验研究

为了研究玄武岩纤维混凝土(Basalt fiber reinforced concrete,简称BFRC)在冲击荷载下的增韧性能,通过直径为74 mm的分离式霍普金森压杆(Split Hopkinson Pressure Bar,简称SHPB)试验装置得到BFRC冲击压缩全过程的动态应力-应变曲线,对纤维体积含量分别为0%、0.05%、0.1%、0.15%、0.2%、0.25%的玄武岩纤维增强混凝土进行不同应变率下的冲击试验研究,主要考察了平均应变率和纤维掺量对混凝土韧性的影响.同时利用扫描电镜(SEM)对纤维与混凝土的界面进行观察,探求纤维对混凝土的增韧机理.研究表明,BFRC的韧性存在明显的应变率强化效应,材料的峰值韧性和极限韧性与应变率呈近似的线性增长关系,应变率和纤维掺量是影响韧性的关键因素,不同强度等级的混凝土存在与其相对应的最佳纤维掺量.     

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.     

玄武岩纤维对不同胶凝材料混凝土的强韧化效应

为了研究玄武岩纤维对不同胶凝材料混凝土的强韧化效应,制备了玄武岩纤维增强普通硅酸盐水泥混凝土BFROPCC与玄武岩纤维增强地质聚合物混凝土BFRGC.采用φ100mm SHPB试验装置,分别研究了BFROPCC与BFRGC的冲击力学性能,并分析了玄武岩纤维对普通硅酸盐水泥混凝土OPCC与地质聚合物混凝土GC的强韧化效应...     

高石粉含量下C80混凝土力学性能数值模拟研究

为研究石粉含量和纤维掺量对C80混凝土基本力学性能（包括立方体抗压强度、轴心抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度和弹性模量）的影响,本文结合Digimat和Abaqus建立2D随机骨料模型、3D纤维混凝土细观模型。将不同石粉含量、纤维掺量下混凝土的数值模拟与同等条件下基本力学试验结果进行对比分析：2D随机骨料模型中过高（石粉含量大于5%时称为高石粉含量）的石粉含量会降低混凝土的整体力学性能,石粉含量越低模拟值与试验值越接近,当石粉含量为5%时混凝土的整体力学性能达到最佳。3D纤维混凝土细观模型中不同纤维类型对高石粉含量混凝土的强度有不同影响,与玄武岩纤维相比,铜镀纤维的掺入对高石粉含量下混凝土力学性能的增幅更明显。铜镀纤维体积分数为4%和6%时均能提高混凝土力学性能,当体积分数为6%时,混凝土数值模拟与试验结果误差小于7.1%且力学性能达到最优;玄武岩纤维混凝土的抗压性能随纤维体积率的增加而降低,当纤维体积率为1 kg/m3时数值模拟结果与试验结果误差范围在0.4%-8.7%,但对混凝土整体力学性能的提升较小。     

回收轮胎聚合物纤维混凝土性能试验研究

为研究回收橡胶轮胎聚合物纤维(RTPF)对混凝土工作性能和基本力学性能的影响,对素混凝土(F0)、RTPF和聚丙烯纤维(PPF)混凝土进行拌合物性能测试、基本力学性能试验和纤维作用机理分析.结果表明:含气量随RTPF掺量增大而增大,且相同体积掺量(0.1%)下PPF的引气能力大于RTPF;坍落度随RTPF纤维掺量增大而降低,相同体积掺量(0.1%)下PPF比RTPF混凝土坍落度低;混凝土抗压强度随RTPF纤维掺量增大而降低;RTPF混凝土劈裂抗拉强度和抗折强度均出现了先升高后降低的趋势,RTPF体积掺量0.2%为最优纤维掺量.SEM测试表明,混凝土破坏时RTPF被拔出基体或发生拉断破坏,RTPF可有效提供桥连作用.研究表明RTPF可改善混凝土基本力学性能,并在一定掺量范围内可有效替代PPF.     

纤维取向与打团效应对玄武岩纤维增强复合材料拉伸性能的影响

 基于Tsai理论,针对纤维体积掺加率为0.6%、0.9%、1.2%、1.5%,纤维取向角为0°、15°、30°、45°的玄武岩纤维-环氧树脂复合材料（BFRP）进行了轴向拉伸强度实验研究,并引入纤维均分系数和打团纤维含量表征玄武岩纤维在环氧树脂中的打团效应,建立打团纤维的细观力学模型与几何模型,对BFRP的拉伸强度进行了数值计算对比分析。结果表明,纤维体积掺加率一定时,BFRP的拉伸强度随纤维取向角的增大而减小,纤维取向角一定时,BFRP的拉伸强度随纤维体积掺加率的增大而增大;纤维均分系数随纤维体积掺加率的增大而减小,打团纤维含量随纤维体积掺加率的增大而增大;纤维打团效应的存在,导致了BFRP的纤维临界体积掺加率较纤维均分时有所增大,降低了玄武岩纤维对环氧树脂基材拉伸强度的增强幅度;考虑纤维打团效应的BFRP拉伸强度计算值与实验结果接近。     

高性能聚丙烯纤维对再生混凝土力学性能的影响

通过工作性能、立方体抗压、劈裂抗拉及弹性模量试验,研究了不同骨料取代率下的高性能聚丙烯纤维增强再生骨料混凝土(HPP fibers reinforced recycled aggregate concrete,HFRAC)随高性能聚丙烯(high performance polypropylene,HPP)纤维掺量增加的变化规律,并与波纹型钢纤维增强再生骨料混凝土(steel fibers reinforced recycled aggregate concrete,SFRAC)进行了对比.结果表明:与SFRAC类似,HFRAC的工作性能随HPP纤维掺量的增加逐渐下降,但下降速度随HPP纤维掺量的增加逐渐减缓;HFRAC的立方体抗压强度随HPP纤维掺量增加变化不明显,但弹性模量略有降低;HFRAC的劈裂抗拉强度随着HPP纤维掺量的增加逐步提高,拉压比逐渐增大,且塑性性能优于SFRAC.另外发现,随着再生骨料取代率的增加,HF-RAC与SFRAC的力学性能均有所降低.     

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。     

撒布式混杂钢纤维再生混凝土梁抗裂性能

为了降低工程造价与施工难度,改变整体式钢纤维再生混凝土中钢纤维的掺入方式,同时选用最优钢纤维混杂比例,采用撒布式混杂钢纤维结构形式,分析了钢纤维掺量和纵筋配筋率对再生混凝土梁抗裂性能的作用规律。结果表明：撒布式混杂钢纤维再生混凝土梁的加载经历与基准组再生混凝土梁基本类似,都出现了弹性、开裂、屈服、破坏4个特征。随着混杂钢纤维掺量的增加,开裂荷载提高了33.3%～66.7%,裂缝数量增加了2～3条,裂缝宽度、平均裂缝间距与纵筋应变均有不同程度的减小,梁的抗裂能力逐渐增强。随着配筋率的增长,开裂荷载略有增大,极限荷载提高显著,梁破坏时的裂缝逐渐变宽,裂缝数量与纵筋应变减少,平均裂缝间距先小幅减少后增加。     

模型再生混凝土单轴受压性能细观数值模拟

提出了模型再生混凝土的概念,根据各相介质细微观力学参数和本构关系建立了数值模型,对再生混凝土的破坏机理进行了仿真分析.通过变化再生粗骨料取代率、新硬化水泥砂浆强度、老硬化水泥砂浆强度、老硬化水泥砂浆厚度以及界面过渡区(ITZ)强度等参数,对模型再生混凝土单向受压性能进行了对比分析.结果表明:新硬化水泥砂浆和老硬化水泥砂浆强度对混凝土的初始弹性模量和峰值应力有较大影响,老硬化水泥砂浆厚度对模型再生混凝土的初始弹性模量和峰值应变有一定影响,界面过渡区的强度对再生混凝土的初始弹性模量、峰值应力和峰值应变的影响不显著.     

废弃纤维再生混凝土非线性蠕变模型

为研究废弃纤维再生骨料混凝土的蠕变过程,引入一个非线性黏性元件,与经典Burgers模型串联组成五元件六参数非线性蠕变模型。通过对废弃纤维再生骨料混凝土的拉伸蠕变试验,得到了不同体积率纤维掺量以及不同再生骨料取代率混凝土的拉伸蠕变柔度随加载时间的变化规律。参照蠕变模型中蠕变柔量与时间的关系式,通过基于Levenberg-Marquardt优化算法的混凝土蠕变参数识别,得到混凝土非线性蠕变模型的六个力学参数。模型拟合结果与试验结果一致,表明该模型能够较好地反映废弃纤维再生骨料混凝土的蠕变特性,也表明掺入0.12%体积率废弃聚丙烯纤维与50%再生骨料取代率的混凝土具有较好的经济实用价值。