玄武岩纤维混凝土快速冻融试验的力学性能研究

为了满足玄武岩纤维混凝土在寒冷地区的使用要求，在冻融环境下，对素混凝土和玄武岩纤维混凝土的力学性能进行研究。结果表明：(1)50次冻融循环前，纤维掺量分别为0.09%、0.135%、0.18%的玄武岩纤维混凝土，其相对动弹性模量均变化较小；50次冻融循环后，其相对动弹性模量均快速减小。(2)在不同介质冻融环境下，50次冻融循环前，素混凝土和玄武岩纤维混凝土的抗压强度均缓慢降低；50次冻融循环后，其抗压强度快速降低。(3)相同冻融循环条件下，素混凝土相对动弹性模量和抗压强度降低最快，纤维掺量0.135%的玄武岩纤维混凝土的相对动弹性模量和抗压强度降低最慢。研究成果可供类似混凝土工程参考与借鉴。     

盐冻条件下纤维混凝土耐久性及强度预测

为探明玄武岩纤维细石混凝土在盐冻条件下的耐久性,准确预测混凝土在非线性特征及外界多因素影响下的强度变化,以甘肃景电灌区盐碱地的水工建筑物群及其服役环境条件为验证原型,通过开展室内材料试验,改变冻融介质（清水、3%NaCl溶液、5%Na2SO4溶液）及玄武岩纤维体积掺量（0、0.05%、0.10%、0.15%、0.20%）,初步探究玄武岩纤维细石混凝土在不同盐冻环境下的单轴抗压强度变化规律。基于室内试验结果,通过构建天牛须搜索算法（BAS）与BPNN结合的BAS-BP模型,预测了盐冻条件变化下玄武岩纤维细石混凝土的抗压强度;为验证BAS算法的准确性,同时构建经两个智能算法改进的BPNN模型,对不同模型计算得出的性能指标进行分析及误差对比。试验结果表明：适量的玄武岩纤维掺入可以提高细石混凝土的抗盐冻性能,纤维体积掺量为0.15%时,细石混凝土的各方面性能最优;NaCl溶液中的试件比Na2SO4溶液的冻融损伤更严重。模型预测误差对比表明,BAS-BP模型具有较好的准确性和稳定性。     

玄武岩纤维改善心墙沥青混凝土性能的最佳掺量研究

为探究玄武岩纤维改善心墙沥青混凝土性能的最佳掺量,通过沥青混凝土单轴压缩、小梁弯曲、拉伸和水稳定性试验对0%～0.8%(占沥青混凝土质量比)不同玄武岩纤维掺量配制的心墙沥青混凝土的物理力学性能进行了研究。结果表明,掺加玄武岩纤维后的心墙沥青混凝土各项物理力学性能均得到了不同程度的提升。其中,当玄武岩掺量为0.6%时,心墙沥青混凝土的各项性能提升最高,压缩强度最大程度提高50.39%,弯曲强度提高44.22%,拉伸强度提高效果最为明显,提高了154.72%,水稳定系数提高25.61%。表明在配制心墙沥青混凝土时,添加玄武岩纤维能有效改善心墙沥青混凝土的各项物理力学性能,且玄武岩纤维最佳掺量在0.6%左右。     

掺钢和玄武岩纤维混凝土的冻融循环试验研究

钢纤维和玄武岩纤维能够有效提高混凝土耐久性,利用冻融循环试验,对掺钢和玄武岩纤维的混凝土抗冻性能及其冻融损伤计算模式进行研究。试验结果表明:混凝土抗冻性受到纤维种类和纤维体积掺量影响明显,当掺加体积率1.5%钢纤维和0.05%玄武岩纤维时混凝土抗冻性能最优,可达到F250等级水平。并对混凝土的冻融损伤机理和纤维的增强作用进行深入分析,确定了基于相对动弹性模量的冻融损伤计算模式和基于冻融累积损伤的冻融损伤计算模式。经过试验数据的对比分析,得出基于相对动弹性模量的冻融损伤计算模式精度更高,拟合而成的一元二次函数衰减模式比指数函数衰减模式具有更高的精度,相关系数均达到0.99以上,更适合用来预测纤维混凝土的冻融耐久性。     

玄武岩-聚丙烯纤维增强混凝土力学性能、渗透性能和孔结构研究

为了探究玄武岩-聚丙烯纤维增强混凝土的力学性能、渗透性能以及孔结构情况，开展了不同体积掺量下增强混凝土试验。结果表明：在体积掺量0～0.2%范围内，抗压强度随纤维掺量增加先增大后减小，玄武岩纤维、聚丙烯纤维掺量均为0.05%时抗压强度最大，提升幅度达到9.2%;劈拉强度随纤维的掺入均增大，且玄武岩纤维对劈拉强度的提高效应大于聚丙烯纤维；玄武岩纤维和聚丙烯纤维可有效降低混凝土的抗渗性，但是超过最佳纤维掺量时，对混凝土抗渗性产生不利影响。计算得到了玄武岩-聚丙烯纤维增强混凝土分形维数，分形维数与抗压强度呈现良好的正相关关系，而与电通量呈现良好的负相关关系。研究成果可供开展纤维增强混凝土试验的研究人员参考。     

硫酸盐干湿循环作用下混掺纤维橡胶混凝土抗冻性试验研究

为了研究混掺纤维橡胶混凝土在硫酸盐干湿循环环境下的抗冻性,以玄武岩与聚丙烯纤维掺量、冻融干湿循环周期为试验参数,将六种不同纤维掺量的混掺纤维橡胶混凝土试件放入5％硫酸钠溶液中干湿循环后再进行抗冻性研究,从外观形貌变化、立方体抗压强度变化、质量损失、相对动弹性模量以及混凝土损伤角度分析了混掺纤维橡胶混凝土的抗冻性随纤维掺量、冻融干湿循环周期的变化规律。结果表明:随着冻融干湿循环周期延长,混掺纤维橡胶混凝土的质量损失逐渐增加,相对动弹性模量逐渐降低;纤维掺量过大时,纤维对混凝土的抗冻性起到“负效应”;纤维和橡胶粉的加入会提高混凝土的密实性,从而阻断部分侵蚀产物产生。当混凝土损伤度相同时,冻融－干湿循环损伤速率更快,是单一冻融循环的1．17倍,采用相对动弹性模量来评价混凝土损失程度切实可行。     

河道护坡用玄武岩纤维粉煤灰混凝土性能研究

针对河道护坡用普通中低强度混凝土的抗拉强度低、韧性和抗冻性差等问题,采用玄武岩纤维及高掺量粉煤灰配制出强度等级为C20和C25的水工混凝土材料,并通过混凝土凝结时间试验、力学性能试验以及快速冻融试验研究了其技术性能。试验结果表明,玄武岩纤维与高掺量粉煤灰的共同掺入能够缩短混凝土的凝结时间,提高混凝土的后期强度,并能显著改善混凝土的抗冻性能。结合两个河道护坡工程实例,分析了玄武岩纤维粉煤灰混凝土制品的技术经济效果和应用前景。     

混掺纤维对水工隧洞喷射混凝土力学性能影响的试验研究

提高喷射混凝土的物理力学性能,对提高水工隧洞的支护效果具有重要意义。通过室内试验的方式,探讨混掺玄武岩纤维和聚丙烯纤维对水工喷射混凝土物理力学性能的影响。结果显示,混掺玄武岩纤维和聚丙烯纤维与单掺纤维相比,具有更为明显的优势,当玄武岩纤维和聚丙烯纤维的体积掺量为1∶1、总掺量为0.4%时,可以获得最佳效果。     

碳－玻璃混杂纤维改性橡胶混凝土抗冻性研究

为研究碳－玻璃混杂纤维改性橡胶混凝土抗冻性,采用不同体积分数的碳纤维（ＣＦ）和玻璃纤维（ＧＦ）混杂纤维,通过力学性能试验和快速冻融试验,对其力学性能、相对动弹性模量、质量损失率进行了测定。研究表明:单掺碳纤维较单掺玻璃纤维更能减缓改性橡胶混凝土在冻融循环后的质量损失和相对动弹性模量的下降,且碳纤维和玻璃纤维两种纤维混杂后对改性橡胶混凝土的抗冻性能提升效果较单掺碳（玻璃）纤维和未掺纤维的普通改性橡胶混凝土更为明显;通过对碳－玻璃混杂纤维掺入提高改性橡胶混凝土的抗冻性能的机理进行分析,建立了抗冻耐久性评价参数和冻融损伤寿命预测模型,并对筛选出的六组配比进行相应力学性能测试,得出力学性能随所用纤维掺量的变化规律与最佳纤维配比,其规律与冻融试验结论相契合,可为寒冷地区混凝土建筑抗冻提供技术参考。     

西部盐雾腐蚀环境下基于Wiener模型的纤维混凝土损伤劣化研究

结合我国西部地区察尔汗盐湖特点,通过配制与盐湖卤水相同SO_4~(2-)浓度的腐蚀溶液,以钢纤维(STF)体积掺量(1%、2%)和玄武岩纤维(BF)体积掺量(0.1%、0.2%)为变化参数,对混凝土进行共计200 d周期的室内盐雾腐蚀加速试验,模拟纤维混凝土在盐湖地区的耐久性损伤劣化。采用随机效应约束条件下建立了Wiener相对动弹性模量退化模型,对混凝土剩余寿命进行可靠度预测。结果表明:钢纤维掺量为2%、玄武岩纤维掺量为0.1%的混凝土耐久性损伤变化量最小,所预测的剩余寿命为354 d;掺入适量的钢-玄武岩纤维能够有效改善混凝土在盐雾腐蚀环境下的耐久性损伤劣化过程;改进的Wiener模型预测结果与实测结果吻合较好,具有较高的可靠性。研究成果可为西部盐湖地区土木建设提供理论参考依据。