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.     

玄武岩纤维对水泥稳定多孔玄武岩碎石力学性能的影响

通过开展一系列劈裂强度测试、无侧限抗压强度测试和弯拉强度测试,研究了玄武岩短切纤维对水泥稳定多孔玄武岩碎石力学性能的增强作用。龄期为7 d的混合料劈裂试验表明,玄武岩短切纤维对水泥稳定多孔玄武岩碎石的劈裂强度具有显著的增强效果,其中长度为18 mm的纤维对混合料劈裂强度的增强效果优于12 mm、24 mm的纤维。掺加长度18 mm玄武岩纤维的水泥稳定多孔玄武岩碎石,其劈裂强度、无侧限抗压强度、弯拉强度等随着纤维掺量增加先增大后减小;当掺量为碎石质量的0.10%时,纤维对混合料各项力学性能的增强效果最好;随着养护龄期的延长,混合料力学性能不断提升。研究表明掺加玄武岩短切纤维可提高水泥稳定多孔玄武岩碎石的路用性能。     

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。     

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。     

玄武岩纤维对高强灌浆料耐高温性能的影响

本文研究了不同掺量、不同长度短切玄武岩纤维对高强灌浆料耐高温性能的影响,主要对玄武岩纤维对高强灌浆料在不同受火温度及300℃热震处理后的强度损失、体积变化和质量变化等的影响进行了评价。结果表明:玄武岩纤维能够提高灌浆料不同温度受火处理后的强度比,特别是抗折强度比,并且能够减小受火后灌浆料的收缩和质量损失。在300℃热震处理的条件下,玄武岩纤维能够提高灌浆料的抗压强度比,并且大幅度减少因热震造成的膨胀。     

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。     

PVA纤维对水泥基材料性能的影响研究

通过对不同纤维掺量的PVA-ECC试件进行抗压强度和抗折强度试验以及干缩试验,探究PVA纤维对水泥基复合材料基本力学性能和干缩性能的影响。结果表明:PVA纤维的掺入,可以提高水泥基复合材料的抗折强度,在0～3.6kg/m~3的掺量区间内,PVA纤维掺量越大,P水泥基复合的抗折强度越大;PVA纤维的掺入可以提高水泥基材料的抗压强度,但是不显著;PVA纤维掺量1.8kg/m~3时,其对水泥基材料的干缩有抑制作用。     

聚丙烯纤维对高强砂浆的性能影响研究

高强砂浆是制备结构修补砂浆、灌浆料和超高性能纤维增强混凝土(UHPC)的基础,通过研究聚丙烯纤维长度和掺量对高强砂浆流动度和抗折抗压强度的影响,得出聚丙烯纤维在高强砂浆中的应用经验。研究表明:随着聚丙烯纤维掺量增加导致高强砂浆的流动度降低,1 d抗折强度和抗压强度提升明显;高强砂浆中聚丙烯纤维合理掺量为0.225%,最佳长度为6～10 mm。     

PET纤维格栅/钢纤维增强水泥基复合材料混杂效应研究

将连续PET纤维格栅与短切钢纤维混掺制备混杂纤维增强水泥基复合材料,其抗压强度高达147.7MPa、抗折强度高达52.6MPa。研究各纤维掺量对混凝土抗压性能及抗折性能影响,表征基体材料与纤维界面微观结构,并分析PET纤维格栅及钢纤维混杂效应。结果表明:钢纤维与PET纤维格栅对水泥基复合材料抗折性能都有增强作用,但钢纤维在抗折性能上发挥了主要作用,导致抗折性能混杂效应并不明显;对于抗压性能,PET纤维格栅对其强度增长有弊,但钢纤维的增强效应弥补了PET纤维格栅的负作用。     

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。     

玄武岩纤维纳米SiO_2增强混凝土力学性能试验研究

以玄武岩纤维体积掺量和纳米SiO_2取代率为考虑因素,通过立方体抗压强度、劈裂抗拉强度以及抗折强度试验,研究了玄武岩纤维与纳米SiO_2增强混凝土的力学性能。研究发现:玄武岩纤维的掺入改变了纳米SiO_2混凝土的破坏形式;复合掺入玄武岩纤维与纳米SiO_2时,混凝土基体的立方体抗压强度、劈拉强度与抗折强度均有一定的提高。纤维体积掺量为0.10%的玄武岩纤维与取代率为1.0%的纳米SiO_2共同掺入时,玄武岩纤维纳米SiO_2混凝土的立方体抗压强度与抗折强度增强效果最优;当玄武岩纤维体积掺量为0.15%、纳米SiO_2取代率为1.5%时,玄武岩纤维纳米SiO_2混凝土的劈拉强度增强效果最优,较素混凝土提高了22.97%,基于试验数据建立了玄武岩纤维掺量纳米SiO_2增强混凝土的立方体抗压强度预测模型。     

桥梁铺装纤维高强混凝土的力学及收缩性能试验研究

为研究不同纤维对桥面铺装高强混凝土力学性能及收缩性能的影响规律,通过室内试验分别设计了不同玄武岩纤维和聚乙烯醇纤维掺量的高强混凝土试件,并针对不同龄期试件的抗压、抗折、抗拉强度以及干缩应变值进行对比分析。结果表明：玄武岩纤维和聚乙烯醇纤维的掺入均可有效提升高强混凝土的力学性能,且对于混凝土的收缩变形均具有明显抑制效果,玄武岩纤维对于混凝土的抗压强度、抗折强度及干缩性能改善效果更好,而聚乙烯醇纤维则对混凝土的抗拉强度改善效果更为显著,其中玄武岩纤维的最佳掺量为0.15%,聚乙烯醇纤维的最佳掺量为0.1%。     

PVA纤维对水泥基复合材料流动性能及力学性能的影响

研究三种长径比及三种不同体积掺量的PVA纤维对水泥基复合材料流动性能和力学性能的影响。结果表明:随纤维体积掺量的增加,各组胶砂拌合物的调桌流动度数值均呈现出逐渐下降的变化趋势,在相同体积掺量下,直径31μm、长度6mm的纤维对拌合物流动性影响更显著一些;为使得胶砂拌合物具有较好的工作性,可振捣成型密实,将PVA纤维体积掺量控制在0.4%以内作为适宜的纤维体积掺量范围;随龄期的增长,三种规格纤维对水泥基复合材料的抗折强度、抗压强度均随纤维体积掺量的增加而增加,且PVA纤维对水泥基复合材料抗折强度的影响较其抗压强度显著,直径40μm、长度12mm的纤维较其他两种规格的纤维不仅能显著改善水泥基复合材料的早期强度,且对其后期强度的发展也很有利。     

聚甲醛纤维增强砂浆的力学性能和干燥收缩试验研究

本文研究了不同长度聚甲醛(POM)纤维单掺和混掺对砂浆流动度、抗折强度、抗压强度、弯曲韧性及干燥收缩的影响,并通过扫描电镜观测了其微观结构。研究发现,砂浆流动度随POM纤维长度和掺量增大而下降,混掺纤维比单掺对砂浆流动度的影响更小。POM纤维能有效提高砂浆的抗折强度,但掺量超过0.6%(体积分数,下同)时增强效果减弱,与未掺纤维试样相比,0.6%掺量的6 mm纤维对试样28 d抗折强度提升最高,为14.67%,抗压强度随纤维掺量增加而降低。12 mm纤维比6 mm及混掺对试样弯曲韧性提升更明显,最大提高49.43%。纤维的掺入可显著降低试样的干燥收缩率,且随纤维掺量增加,试样90 d干燥收缩率先减小后增大。与未掺纤维试样相比,0.6%掺量的6 mm纤维试样90 d干燥收缩率下降最多,为27.39%。混掺POM纤维在掺量0.6%以上时仍可显著提升砂浆的抗折强度并减小干燥收缩率。     

聚丙烯纤维对混凝土抗硫酸盐侵蚀能力的影响

以混凝土试件的抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度为评价指标,评价了聚丙烯纤维对混凝土抗硫酸盐干湿循环侵蚀性能的影响。结果表明,随着聚丙烯纤维长度的不断增大,混凝土试件在硫酸盐溶液中干湿循环60次后的抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度值均呈现出先增大后减小的趋势,聚丙烯纤维长度为16mm时,力学性能最好;当纤维的长度相同时,随着纤维掺量的增大,混凝土试件的抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度值均是先增大后减小,纤维的掺量为2kg·m^-3时,其抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度值均可以达到最大。研究结果认为,聚丙烯纤维的掺入能够有效提高混凝土试件的抗硫酸盐侵蚀能力,选择聚丙烯纤维的长度为16mm,掺量为2kg·m^-3,此时,混凝土试件的各项力学性能均可以达到最佳。     

PVA纤维增强水泥基复合材料高温性能研究

对PVA纤维增强水泥基复合材料的高温性能进行研究,分别测试了该材料在经受不同高温后的质量损失、抗压强度以及弯曲韧性,并对其微观结构变化进行了分析.结果表明,相比于普通水泥基材料,PVA纤维增强水泥基复合材料的抗压强度高,变形能力大,抗折强度高,弯曲韧性优越,其中纤维掺量为2％的试块28 d抗压强度达到45.98 MPa,抗折强度可达到14.10 MPa,最大挠度达到0.68 mm;高温处理后掺有PVA纤维的试块完整性良好,没有出现破坏性断裂,只表现为微小裂纹;随着温度的升高,不同纤维掺量砂浆试块的质量损失增大,抗压强度和抗折强度以一定的速率下降,但在800 ℃高温处理后试块仍具有一定的抗压强度和弯曲韧性,纤维掺量为2％的试块的抗压强度能达到18.9 MPa,最大挠度可保持在0.12 mm;根据微观测试可以看出,随着温度的升高,纤维缓慢熔出使试块内部出现相互交错的孔隙通道可有效防止试块高温爆裂,试块内部结构由致密变为松散蜂窝状.     

玄武岩纤维风积沙混凝土力学性能研究

为研究玄武岩纤维对风积沙混凝土力学性能的影响,试验选定风积沙掺量20％,玄武岩纤维掺量为0.0 kg/m3、1.0 kg/m3、1.5 kg/m3、2.0 kg/m3、2.5 kg/m3的情况下配制混凝土.研究玄武岩纤维风积沙混凝土抗压、劈裂抗拉以及抗折强度的变化规律,最后通过电镜扫描(SEM)分析玄武岩纤维的作用机理.结果 表明:纤维掺量在1.5 kg/m3以内,随着玄武岩纤维掺量的增加,玄武岩纤维风积沙混凝土抗压、劈裂抗拉及抗折强度均增加,当掺量超过1.5 kg/m3时,混凝土抗压、劈裂抗拉以及抗折强度开始下降.玄武岩纤维在风积沙混凝土中最佳掺量为1.5 kg/m3.玄武岩纤维对风积沙混凝土28 d抗压强度的提高更为显著,最大提高17％.相对于抗压强度而言,玄武岩纤维对风积沙混凝土劈裂抗拉强度的影响更大,抗拉强度最大提高26％.对抗折强度的影响呈现出玄武岩纤维早期(7 d)发挥重要作用,最大提高38％.微观结果表明:玄武岩纤维可以传输荷载,让应力分布更加均匀,抑制裂缝生成、发展,改变裂缝的走向.适量玄武岩纤维掺入可以提高风积沙混凝土的力学性能.     

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。     

短切碳纤维混凝土的力学强度实验与分析

为探究短切碳纤维对混凝土力学强度的影响机制,以C40和C50矿渣水泥混凝土为研究对象,考察了短切碳纤维长度和掺量对混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度的影响规律,特别是与不掺纤维混凝土的强度对比.实验结果表明,碳纤维的加入可使混凝土的力学强度有不同程度的提高,其中以抗折强度的增长最为明显,劈拉强度次之,而抗压强度比的增幅相对最小,在高纤维掺量时抗压强度甚至低于不掺纤维混凝土;纤维长度的增大对混凝土的力学强度增长更为有利,在低强度等级(C40)混凝土中的表现更为明显.力学分析认为,随机分布的短切碳纤维可显著提高混凝土对劈裂或弯折式破坏的抵抗作用,但对受压时所发生的剪切式破坏却难以发挥明显效果.     

PP/PVA纤维增强硫铝酸盐水泥基快速修补材料试验研究

针对交通压力增大,公路桥梁路面易出现疲劳破坏的问题,提出以聚丙烯(PP)纤维与聚乙烯醇(PVA)纤维提升硫铝酸盐水泥基快速修补材料性能。分别探究了PP纤维与PVA纤维单掺及复掺对硫铝酸盐水泥基快速修补材料流动度、强度以及韧性的影响,并进一步研究了最优复掺比例对修补材料粘结强度及体积稳定性的影响。结果表明:单掺PP纤维对修补材料砂浆流动度影响较小,并且能显著提升抗折强度,掺入0.2%(体积分数,下同)的PP纤维流动度仅下降4%,1 d和28 d抗折强度分别达到了12.8 MPa、15.5 MPa。单掺PVA纤维会大幅减小修补材料砂浆流动度,提升抗压强度,掺入0.2%的PVA纤维流动度下降21%,1 d和28 d抗压强度分别达到了56.6 MPa、84.3 MPa。当PP和PVA纤维按3:1的比例,以0.2%的总体积掺量进行复掺时,两种纤维可以发挥协同作用使修补材料不仅可以获得良好的流动性能、强度与韧性,同时获得较好粘结强度与体积稳定性。28 d时修补材料砂浆的粘结强度达到5.6 MPa,干燥收缩率低至2.73×10^-4,可以更好地满足公路桥梁路面、伸缩缝的快速修补需求。