增强型砂加气混凝土材料性能试验研究

在普通砂加气混凝土的基础上，以金尾矿砂为硅质材料，玄武岩纤维和气凝胶为增强材料，制备增强型砂加气混凝土，分析玄武岩纤维掺量、玄武岩纤维长度和气凝胶掺量对增强型砂加气混凝土性能的影响。结果表明：随着玄武岩纤维掺量(0.1%、0.2%、0.3%、0.4%,质量分数)和玄武岩纤维长度(3、6、9、12 mm)的增加，砂加气混凝土的干密度、抗压强度、抗折强度以及导热系数随之增大，玄武岩纤维的最优掺量为0.3%,最优长度为6 mm,此时砂加气混凝土的抗压强度较未掺纤维时提高9.64%,抗折强度较未掺纤维时提高21.42%,力学性能较好，导热系数变化较小；气凝胶的最佳掺量为1.5%,此时导热系数降低10.68%,抗压强度、抗折强度略有降低，但仍满足相关强度要求。     

增强纤维对超高性能混凝土改性效果及优化研究

为探索增强纤维对混凝土性能影响的规律,选用聚乙烯醇(PVA)纤维、超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)纤维、玄武岩纤维和玻璃纤维增强混凝土制备超高性能混凝土(UHPC)。通过性能测试,选出UHPC改性最佳纤维——PVA纤维和UHMWPE纤维。采用Design-Expert专业实验数据分析软件,对PVA和UHMWPE混杂纤维设计进行理论模拟,针对目标纤维进行掺量优化设计,得出当12 mm长度的PVA纤维的体积分数为0.3%、6 mm长度的UHMWPE纤维的体积分数为0.9%时,目标UHPC的抗折强度、抗压强度与流动度达到最优化设计目标。     

外掺玄武岩纤维的混凝土耐久性试验分析

为改善混凝土耐久性，通过外掺玄武岩纤维的方法制备玄武岩纤维混凝土试件，从长度及质量分数角度出发，分析了玄武岩纤维对混凝土耐久性的影响规律。结果表明：玄武岩纤维可改善混凝土抗渗性能，纤维质量分数0.05%、长度18 mm时取得最佳改善效果，相较未掺纤维的混凝土，渗水高度下降幅度达42%；纤维质量分数为0.10%时达到最小的收缩率值；玄武岩纤维可显著改善混凝土早龄期抗裂性，与未掺纤维混凝土相比，纤维质量分数0.10%时的混凝土裂缝平均宽度降低60%，裂缝总长度降低43%。     

磷尾矿对玄武岩纤维加筋膨胀土工程特性影响研究

为改善膨胀土工程特性,满足路基填料使用要求,分别研究了玄武岩纤维加筋膨胀土胀缩特性和磷尾矿改良加筋膨胀土力学强度变化规律。研究结果表明:玄武岩纤维可有效改善膨胀土胀缩特性,每增加0.1%纤维掺量,加筋膨胀土膨胀率约下降5.3%～8.6%,当玄武岩纤维掺量为0.3%时,加筋膨胀土膨胀力达到最小值;采用磷尾矿改良0.3%玄武岩掺量的膨胀土,12%磷尾矿掺量对加筋膨胀土力学强度改良效果显著,抗压强度达到峰值。通过室内试验结果,建议改良膨胀土玄武岩纤维和磷尾矿掺量分别为0.3%、12%。     

基于RSM优化玄武岩纤维增强磷石膏基复合材料力学性能

为了探明玄武岩纤维的直径、长度、掺量及其两两交互作用对磷石膏基复合材料力学性能的影响机制并实现其多目标优化，采用Box-Behnken响应面法（RSM）设计实验，并建立了复合材料28 d抗压、抗折强度的多项式回归模型。结果表明，纤维掺量对复合材料力学性能的影响最为显著，而直径与长度的交互作用、长度和掺量的交互作用分别是影响其抗压强度和抗折强度的关键性因素，这主要是源于基体在压缩和弯曲过程中的受力特性和不同参数下纤维在其中所产生的应力效应不同。对纤维参数进行优化得出最优条件：纤维直径为13μm、长度为9.439 mm、纤维质量分数为1.023%，该条件下复合材料抗压、抗折强度分别为31.878、6.347 MPa，模型验证实验相对误差分别为2.02%和5.09%，模型精确度高，拟合效果好，表明RSM可用于纤维增强石膏基复合材料的强度预测和纤维参数优化。     

高吸水树脂玄武岩纤维混凝土力学性能试验研究

为了研究高吸水树脂(SAP)玄武岩纤维混凝土的力学性能,对不同玄武岩纤维长度(6 mm、18 mm、30 mm)、不同玄武岩纤维掺量(0.1%、0.2%、0.3%)以及不同SAP掺量(0.1%、0.2%、0.3%)的SAP玄武岩纤维混凝土进行了立方体抗压、劈裂抗拉、抗折试验。试验结果表明:掺入长为18 mm,掺量为0.1%的玄武岩纤维对混凝土抗压强度的提高效果较好,提高率为9.67%;掺入长为18 mm,掺量为0.2%的玄武岩纤维对混凝土抗拉、抗折性能的增强效果较为显著,相比于素混凝土分别提高了20.82%、18.04%。对于SAP玄武岩纤维混凝土,随着SAP掺量的增加,其抗压、抗拉、抗折强度均呈先上升后下降的趋势。基于试验数据,得出了玄武岩纤维的最佳长度、掺量以及SAP的最佳掺量。     

添加聚丙烯纤维的再生混凝土的力学性能研究

将聚丙烯纤维掺入到再生混凝土中，研究了聚丙烯纤维直径、长度和质量分数对再生混凝土的单轴抗压强度和劈裂抗拉强度的影响。研究结果表明：随着养护时间的延长，聚丙烯纤维再生混凝土的单轴抗压强度增大，而劈裂抗拉强度虽有波动但整体上呈增大趋势；对于龄期为7 d的聚丙烯纤维再生混凝土，纤维长度对单轴抗压强度的影响最大，最优水平为直径0.8 mm、长度20 mm、质量分数0.2%，在龄期28 d时，纤维质量分数对单轴抗压强度的影响最大，最优水平为直径0.8 mm、长度10 mm、质量分数0.2%；对于龄期为7 d的纤维再生混凝土，劈裂抗拉强度受纤维质量分数的影响最大，最优水平为直径0.4 mm、长度20 mm、质量分数0.8%，在龄期28 d时，纤维长度的影响最大，最优水平为直径0.4 mm、长度20 mm、质量分数0.4%。     

玄武岩纤维对钢渣沥青混合料性能影响研究

为改善钢渣沥青混合料(SAM)抗裂性能,并尽可能降低钢渣(SS)膨胀特性对混合料耐久性的影响,基于车辙试验、SPT动态模量试验、低温弯曲试验、冻融劈裂试验、弯曲疲劳试验、SEM试验等,对不同掺量玄武岩纤维(BF)对SAM高、低温性能和水稳定及疲劳性能的影响及增强机理进行研究。结果表明:BF可显著增强SAM高温抗变形能力,且对不同SS掺量SAM低温柔韧性均有一定的提高;随着冻融循环次数增加,玄武岩纤维-钢渣沥青混合料(BF-SAM)的水稳定性降低幅度较SAM明显减小;BF的加筋、阻裂作用提高了SAM的疲劳寿命。综合各项路用性能,BF-SAM的推荐掺量为0.4%(质量分数)的BF,45%~55%(质量分数)的SS。     

纤维增强碱激发矿粉材料的物理力学性能研究

通过对矿粉试块掺入不同掺量和长度的聚丙烯和玄武岩纤维,测量试块抗压强度和抗折强度以及用三点抗弯试验测得其断裂能,从而研究纤维掺量、龄期、纤维弹性模量和纤维长度对试块的抗折强度的影响以及纤维掺量对矿粉试块的抗压强度和断裂能的影响,从而得到(1)随着聚丙烯纤维和玄武岩纤维掺量增加,矿粉试块的抗折强度先增加,而后趋于稳定;龄期对掺入聚丙烯纤维试块的抗折强度影响较小,而对玄武岩试块影响较大;弹性模量高的纤维阻裂增强效果好;5mm的聚丙烯和玄武岩纤维试块抗折强度高于8mm的试块。(2)掺入玄武岩和聚丙烯纤维对试块抗压强度无明显改善。(3)5mm玄武岩纤维,其掺量达到0.1%时,矿粉试块的抗折强度和断裂能均最大,是设计配比中的最优配比。     

膨润土和玄武岩纤维改性水泥砂浆的防渗抗裂性能

为解决当前水泥砂浆防渗抗裂能力较差的问题，本文研制了一种新型水泥砂浆材料。通过制备不同掺量下的膨润土和玄武岩纤维改性水泥砂浆，测试其抗渗性能和抗裂性能，并对水泥砂浆的微观机理进行分析。结果表明，在水泥砂浆中加入膨润土、玄武岩纤维后，可增强其抗渗性能和抗裂性能。当混掺4%(质量分数)膨润土和0.4%(质量分数)玄武岩纤维时，水泥砂浆抗渗压力值最大，较未掺膨润土和玄武岩纤维时可提高61.11%,抗渗等级为P8级；同时，掺入膨润土和玄武岩纤维后的水泥砂浆裂缝降低系数可以达80%以上，抗裂等级属于Ⅰ级，裂缝的特征表现为“少、细、短”。混掺膨润土和玄武岩纤维使水泥砂浆的密实度增加，裂缝和孔洞减少。膨润土和玄武岩纤维的掺入未改变水泥砂浆的水化产物种类，但使氢氧化钙的结晶度降低，促使水化硅酸钙凝胶生成。     

纤维用玄武岩矿特性对其可纺性及纤维性能的影响研究

以重点靶区玄武岩矿石、非靶区辉绿岩矿石为原料,对其进行粉碎加工后进行拉丝试验,研究了矿石组构、矿物组分与化学成分对其可纺性及纤维性能的影响。结果表明:可纺性较好的纤维用玄武岩矿石,其岩性一般为青灰色致密玄武岩,其次为青灰色斜斑玄武岩,具有斑状结构、块状构造,而杏仁状、气孔状及凝灰质玄武岩可纺性较差;主要矿物组分为斜长石和普通辉石,风化与蚀变或变质类、石英类、橄榄石类、碳酸盐类矿物含量较少;基本化学成分一般为二氧化硅质量分数47%～52%,三氧化二铝质量分数13%～18%,总铁(Fe_2O_3+FeO)质量分数9%～14%,氧化镁质量分数3%～6%,氧化钙质量分数6%～9%,氧化钠质量分数2%～4%,氧化钾质量分数0.5%～3.5%,二氧化钛质量分数1%～5%,烧失率小于等于4%,具备此特性的纤维用玄武岩经拉丝所制得的连续玄武岩纤维的断裂强度可达到GB/T 25045—2010《玄武岩纤维无捻粗纱》的要求。     

公路工程用玄武岩纤维增强复合材料模板的性能

为优化公路工程疲劳性能，使用SBS改性沥青、矿料、玄武岩纤维制备纤维增强复合材料，采用马歇尔试验方法分析不同配合比条件下玄武岩纤维增强复合材料的性能。马歇尔试验分析结果显示：矿料初始级配的初始油石比为6.0%，玄武岩纤维质量分数、SBS改性沥青质量分数分别为0.35%、4.55%时，玄武岩纤维增强复合材料的性能最优；将其制备为玄武岩纤维增强复合材料模板后用于公路路面养护，在多种应变工况中，公路路面疲劳寿命次数变多，劲度模量变大。由此证明，玄武岩纤维增强复合材料模板具备优化公路工程的抗疲劳性能，延长沥青路面应用寿命的能力。     

基于玄武岩纤维的再生混凝土性能试验分析

为探究再生混凝土在掺入玄武岩纤维后的力学和耐久性能变化，以玄武岩纤维作为研究对象，开展力学性能与干燥收缩试验，从抗压与抗折强度、干燥收缩性能以及抗氯离子渗透性能等角度出发，对比分析了不同玄武岩纤维质量分数对再生混凝土性能的影响。试验结果表明：在玄武岩纤维质量分数低于3%时，再生混凝土的力学和耐久性能均可得到显著改善；当玄武岩纤维质量分数超过3%时，再生混凝土的抗折强度、干燥收缩性能以及抗氯离子渗透性能的提升效果不再明显，且抗压强度存在一定程度的下降。因此，为实现最佳的再生混凝土力学及耐久性能改善效果，玄武岩纤维质量分数选择3%为宜。     

玄武岩纤维对透水混凝土基本性能的影响研究

选取12、24 mm两种长度的玄武岩纤维，以0.05%、0.1%、0.15%、0.2%等四种体积掺量制备透水混凝土，通过测定透水混凝土28 d的抗压强度、抗折强度、孔隙率和透水系数，研究玄武岩纤维的长度和掺量对透水混凝土各项性能的影响。结果表明：玄武岩纤维的掺入有效提高了透水混凝土的强度，随着玄武岩纤维掺量的增加，抗压强度和抗折强度均呈现出先上升后下降的趋势；随着玄武岩纤维掺量的增加，透水性能逐渐下降，玄武岩纤维的掺入对透水性能产生不利影响；综合考虑强度和透水性能，适宜掺入的玄武岩纤维长度为24 mm,掺量在0.1%～0.15%之间。     

短切玄武岩纤维对矿渣粉煤灰混凝土力学性能和微观结构的影响

以聚丙烯纤维为参照,研究了不同长度(12 mm、18 mm)和体积掺量(0.50％、0.10％、0.20％和0.30％)的短切玄武岩纤维对矿渣粉煤灰混凝土工作性能、抗压强度、劈裂抗压强度和抗折强度的影响,并采用扫描电镜(SEM)和压汞法(MIP)对纤维混凝土的微观形貌和孔结构进行了分析.结果表明:掺入玄武岩纤维可以显著提高矿渣粉煤灰混凝土的抗折强度和劈裂抗拉强度,但对抗压强度的改善并不明显,且以长度为18 mm的玄武岩纤维,体积掺量为0.20％时,对混凝土的抗压、抗折和劈裂抗拉强度的增强效果最为显著.SEM和MIP分析结果显示:一定掺量范围内,玄武岩纤维与基体界面黏结性能良好,能够有效抑制裂纹扩展,且玄武岩纤维的掺入能够降低混凝土中有害孔的比例,改善孔结构.     

水泥砂浆基体中玄武岩纤维的拔出试验研究

纤维与水泥砂浆间界面粘结性能是影响纤维混凝土宏观力学性能的重要因素.通过一系列单根玄武岩纤维拔出试验,考虑了三种不同纤维埋置深度(6 mm、9 mm、12 mm)和三种不同水灰比的水泥砂浆基体(0.40、0.49、0.65)两个因素的影响,得到了玄武岩纤维从水泥砂浆基体被拔出时的荷载位移曲线,确定了埋置深度为12 mm时界面粘结最强.最后通过宏观力学性能试验研究了12 mm长度下玄武岩纤维的掺量对混凝土宏观力学性能的影响.     

玄武岩纤维掺量对混凝土性能的影响及增强机理

以玄武岩纤维体积掺量(0、0.1%、0.2%、0.3%)为试验参数,开展玄武岩纤维掺量对混凝土基本性能的研究工作。试验结果表明:玄武岩纤维满足制备纤维混凝土的基本要求;抗压性能随掺量的增加呈现先增加后减小的趋势,抗折性能随掺量的增加而增强,建议玄武岩纤维体积掺量范围为0.1%～0.2%;玄武岩纤维表面被水泥水化物包裹并且黏结良好,可抑制荷载作用时裂缝的扩展,提高混凝土的韧性。     

PP/甘蔗皮纤维复合材料的拉伸性能

采用热压工艺制造聚丙烯(PP)/甘蔗皮纤维复合材料,并研究其拉伸性能。研究热压温度为175℃、压力为2 MPa、时间15 min工艺条件下纤维粒径大小和质量分数对复合材料拉伸强度和拉伸弹性模量的影响。结果表明:在甘蔗皮纤维质量分数为40%条件下,复合材料拉伸性能随着粒径减小呈现先增加后减少的趋势,当纤维粒径为40~60目(0.45~0.3 mm)时材料拉伸强度最大,为8.58 MPa,此时弹性模量为2.44 GPa;在相同纤维粒径40~60目条件下,纤维质量分数为40%时PP复合材料拉伸强度最大,纤维质量分数为50%时PP复合材料拉伸弹性模量最大,达到2.65 GPa。根据实验结果,甘蔗皮纤维增强PP复合材料在纤维粒径为40~60目、质量分数在40%时综合拉伸性能最佳。     

聚丙烯腈增强纤维对腻子性能的影响

制备了不同配方的聚丙烯腈纤维增强腻子,参照相应的标准对腻子的抗裂、抗冲击和抗渗性能进行了表征。试验结果表明,纤维的应用有效地改善了腻子的上述性能。纤维在腻子中的临界长度为2mm。此外,纤维增强腻子展现出了更好的施工性能。KNP192聚丙烯腈纤维的最佳添加量为腻子粉质量的0.3%～0.4%。     

玄武岩纤维沥青混凝土高温性能研究

为研究玄武岩纤维对沥青混凝土高温性能的影响,对普通沥青混凝土和玄武岩纤维沥青混凝土进行了配合比试验和高温车辙试验研究.试验采用AC-13型沥青混合料,玄武岩纤维长度选用3 mm,6 mm和9 mm,掺量为0.1％,0.3％和0.5％.通过车辙试验研究最佳沥青用量条件下不同纤维长度和不同纤维掺量沥青混凝土的动稳定度(DS),进行高温性能及增强机理分析.试验结果表明玄武岩纤维显著得提高了沥青混凝土的高温稳定性能,其中纤维长度3 mm,纤维掺量0.1％的纤维增强效果最好.进一步研究表明,玄武岩纤维具有各项有利于提高沥青混凝土高温性能的物理力学指标,在沥青混凝土中具有广阔的应用前景.