玄武岩纤维增强水泥基复合材料冲击压缩性能研究

利用φ50 mm分离式霍普金森压杆(SHPB)装置对玄武岩纤维增强水泥基复合材料(BFRCC)进行冲击压缩试验,通过对3种不同纤维掺量的BFRCC试件在不同应变率下的动态压缩力学性能、吸能性能和韧度指数进行试验研究,结果表明:不同纤维掺量BFRCC的动态抗压强度、破碎状态、韧度系数等均具有明显的应变率效应;相近应变率条件下随着纤维掺量的增加,BFRCC试件的能量吸收呈现上升趋势;随纤维掺量的增加,BFRCC的韧度系数上升速率增大。     

玄武岩纤维布约束混凝土方柱的试验研究

设计制作了三种不同尺寸、不同约束层数的玄武岩纤维布约束混凝土方柱试件,并对其开展了抗压试验,试验测得了各试件的应力应变曲线,观测了各试件的破坏形态.试验结果表明:采用玄武岩纤维布对混凝土方柱试件进行约束,可以提高试件的极限应力和极限应变,改善试件的破坏形态.     

玄武岩纤维水泥土的冲击劈裂性能试验研究

为了研究玄武岩纤维掺量对水泥土冲击劈裂性能的影响,进行了不同冲击气压条件下水泥土的霍普金森压杆(SHPB)试验.试验结果表明:随着玄武岩纤维掺量的不断增大,水泥土试件劈裂面的破碎程度逐渐变小,吻合程度逐渐变好,但过量的玄武岩纤维具有负面效应,试件冲击劈裂强度和吸收能均出现先提高后降低的趋势,在玄武岩纤维掺量为1.5％时...     

圆柱形玄武岩纤维增强混凝土试件力学性能的试验研究

玄武岩纤维是一种目前被广泛研究应用的新型纤维增强材料。本文采用超细短切玄武岩纤维制作了圆柱形玄武岩纤维增强混凝土(BFRC)试件,并开展了不同加载速率的压缩实验。实验表明超细短切玄武岩纤维对提高混凝土的强度效果不明显,但能够增加混凝土材料的极限变形,并改变混凝土的破坏形态。另外,实验表明试件的极限荷载和极限变形均随着加载速率的提高而增大,说明材料在低应变率下也具有较为明显的应变率效应。     

冻融循环下BFRPC断裂性能损伤分析

以5种不同的玄武岩纤维体积百分比掺量(分别为0、0.1％、0.2％、0.3％、0.4％)设计5组试件,对玄武岩纤维增强透水混凝土(BFRPC)试件进行不同次数(分别为0、25、50、75、100、125次)的冻融试验,再利用三点弯曲法对透水混凝土试件进行加载.试验结果表明:掺加玄武岩纤维后,透水混凝土的断裂韧度和断裂能均明显提高.在0.3％掺量以内,BFRPC的断裂韧度和断裂能随纤维掺量增加而增加,纤维掺量提高至0.4％时,BFRPC断裂韧度和断裂能则略有下降;冻融循环导致透水混凝土的断裂韧度和断裂能明显降低,而玄武岩纤维对于透水混凝土的冻融损伤具有比较明显的抑制作用;BFRPC断裂韧度和断裂能的冻融损伤与冻融循环次数之间的关系均可以用幂函数y=axb来表示.同等条件下,BFRPC断裂韧度的拟合系数b值大于断裂能的拟合系数b值.     

氧化铝空心球及玄武岩纤维对混凝土动力特性的影响

以氧化铝空心球为轻集料,玄武岩纤维为纤维增强材料制备轻质混凝土,利用直径100 mm的分离式霍普金森压杆试验系统,研究了不同应变率下素混凝土、玄武岩纤维混凝土、氧化铝空心球混凝土以及玄武岩纤维-氧化铝空心球复合混凝土的动态力学性能。结果表明:随着应变率的提高,四种试件的动压强度、动压韧性、动压比韧性及破坏程度均不断增大,表现出显著的应变率相关性;掺入氧化铝空心球使得试件破坏程度增大,动压强度及动压韧性减小,动压比韧性提高;掺入玄武岩纤维可以有效降低试件的破坏程度,并对试件具有明显的强韧化效果;通过复掺氧化铝空心球及玄武岩纤维,可以制备得到具有良好吸能特性的轻质混凝土。     

冻融循环下玄武岩纤维增强复材混凝土的断裂损伤及软化本构关系

为探讨冻融循环下的玄武岩纤维增强混凝土(BFRC)断裂损伤和本构软化特性,以5种不同的玄武岩纤维体积百分比掺量(0%,0.1%、0.2%、0.3%和0.4%)设计5组试件,对BFRC试件进行不同次数(0,25,50,75,100,125次)的冻融循环试验,再对混凝土试件进行三点弯曲加载试验。试验结果表明:在0.3%体积掺量以内,玄武岩纤维掺量越高,BFRC的起裂韧度、失稳韧度和断裂能越高;纤维掺量超过0.3%后,BFRC起裂韧度增加不明显而失稳韧度和断裂能略有下降;混凝土冻融损伤降低了混凝土的断裂韧度和断裂能,但玄武岩纤维对混凝土的冻融损伤具有一定的抑制作用,纤维掺量越高,BFRC断裂韧度和断裂能的冻融损失越小。拟合试验数据得到了BFRC的冻融损伤计算模型,在Petersson混凝土双线性软化本构关系的基础上,进一步推导获得冻融循环下的BFRC双线性软化本构关系曲线。     

玄武岩纤维沥青砂浆的抗裂性能研究

通过半圆弯拉试验及扫描电镜(SEM)分析,对掺加0%,0.3%玄武岩纤维的沥青砂浆试件进行抗裂性能对比研究.结果表明:掺加适当的玄武岩纤维可增强沥青砂浆的力学性能,无预切口试件破坏时的最大荷载提高了16.2%,临界内聚力提高了14.3%,有预切口试件破坏时的最大荷载提高了51.2%,临界断裂能提高了17.2%;玄武岩纤维的掺加可提高沥青砂浆的黏度,抑制沥青的流动,且沥青对纤维有很好的浸润性,进而增强了两者的黏结力,可在很大程度上降低沥青砂浆的开裂机率.     

盐冻环境下塔里木灌区水工玄武岩纤维混凝土抗腐蚀性能试验研究

为探究塔里木灌区盐渍土环境下水工玄武岩纤维混凝土的抗冻性能,开展了不同体积掺量(0、0.1%、0.2%、0.3%)的玄武岩纤维混凝土试件,在不同浓度复合盐溶液(NaCl+MgSO₄+Na₂SO₄)侵蚀与冻融循环共同作用下的腐蚀劣化试验。结果表明：(1)玄武岩纤维的掺入提高了水工混凝土抵抗盐冻破坏的能力,随着复合盐溶液浓度的增大及冻融循环次数的增加,试件发生由表及里的损伤破坏,纤维掺量为0.3%试件的质量损失率最小,相对动弹性模量波动幅度最小,抗盐冻性能最好。(2)玄武岩纤维的掺入减缓了混凝土内部Ca(OH)₂的消耗速率,腐蚀产物的含量也相应减少,混凝土抵抗盐冻破坏的能力随之增强。(3)复合盐侵蚀与冻融循环作用下,试件的腐蚀产物主要为钙矾石(AFt)和石膏,冻胀与腐蚀产物对毛细孔隙和微裂缝的破坏是混凝土微观结构损伤的主要原因。研究成果可为玄武岩纤维混凝土在塔里木灌区的实际工程应用提供科学依据。     

玄武岩纤维耐碱性能及其网格布对混凝土的增强效应

对玄武岩纤维进行了碱蚀试验,通过比较碱蚀前后纤维的微观形貌、元素组成和分子结构,分析了其碱蚀机理,并探究了纤维在NaOH溶液中的碱蚀模型.在此基础上,对玄武岩纤维网格布增强混凝土板(BFTRC)进行了加速老化试验和弯曲试验,采用老化系数(Ac)和增强系数(Ec)评价了玄武岩纤维网格布对混凝土的增强效应.结果表明:玄武岩纤维的耐碱性能与耐碱玻璃纤维相当;碱蚀后的玄武岩纤维直径减小,其典型结构包括核心层、凝胶层和沉淀层,碱蚀过程可采用零级模型和收缩圆柱体模型来表征;玄武岩纤维网格布增强混凝土板抗弯强度和能量吸收值的老化系数和增强系数均随老化时间增加而减小,但增强系数始终大于1,尤其对于能量吸收值,其增强系数在老化14d后仍达29.00.在进行网格布增强混凝土构件设计时,需考虑因纤维网格布在混凝土基体中碱蚀引起的承载力降低系数.