玄武岩纤维混凝土抗弯冲击的声发射特性研究

结合不同纤维掺量的玄武岩纤维混凝土(简称BFRC)与无纤维的普通混凝土抗弯冲击试验,采用全数字化声发射系统采集对BFRC从加载至最终破坏的声发射特征参数,识别BFRC以声发射特征参数为基础的损伤断裂机制。结果表明,在较合理的纤维掺量为1.05kg/m3时,BFRC初裂次数达到73次,与素混凝土梁相比提高108.2%,终裂次数达到81次,与素混凝土梁相比提高100.5%。BFRC具有以下声发射特征:1)不同掺量的BFRC在初裂前平均振铃计数和平均能量都比素混凝土小,玄武岩纤维能够有效阻止冲弯作用下裂纹的产生和发展;2)初裂后,素混凝土采集的声发射能量和振铃计数急剧降低,而BFRC每次冲击产生的高幅值信号在第一峰值后交替产生,玄武岩纤维能够延迟混凝土的断裂并提高其冲击延性。     

玄武岩纤维贫混凝土力学性能研究

从贫混凝土基层的复合式路面的使用状况来看,反射裂缝的问题比较突出.玄武岩纤维贫混凝土是一种能有效减弱或者避免贫混凝土产生反射裂缝的新型混合料.通过一系列室内试验,对玄武岩纤维贫混凝土的抗压强度、抗弯拉强度、抗冲击能力以及静力抗压弹性模量等力学性能进行了系统研究.得出玄武岩纤维最佳掺量为混合料总质量的2.0‰,最佳掺量范围为3～6 kg/m3.掺入玄武岩纤维后,能大幅提高贫混凝土的早期抗压、抗弯拉强度,且28 d龄期的纤维贫混凝抗压强度和抗弯拉强度也较一般贫混凝土提高了20%以上;可使贫混凝土具有良好的抗冲击性能,较普通贫混凝土提高了近1/3倍;可提高贫混凝土材料的静力抗压弹性模量,但提升幅度不大.     

玄武岩-PVA混杂纤维混凝土力学性能研究

采用4种掺量的玄武岩纤维(0.05%、0.10%、0.15%、0.20%)和聚乙烯醇(Polyvinyl Alcohol,PVA)纤维(0.10%、0.20%、0.30%、0.40%),通过单掺及正交混杂增强C60基准混凝土实验,研究玄武岩纤维、PVA纤维、混杂纤维的组成和掺量对基准混凝土流动性和力学性能的影响。结果表明:纤维单掺和混杂掺入的混凝土坍落度都随着纤维总掺量的增加而降低;玄武岩纤维、PVA纤维和混杂纤维虽不能显著提高混凝土的抗压性能,但可以明显改善其抗折强度,混杂纤维对混凝土抗折性能的增强作用尤为明显;PVA纤维相比玄武岩纤维在混杂纤维混凝土抗折强度上表现出更好的增强作用;当0.1%玄武岩纤维和0.2%PVA纤维混杂时,混杂纤维增强混凝土的抗折强度最高,较基准混凝土的抗折强度提高了29.1%。     

玄武岩纤维混凝土断裂性能实验研究

为探讨玄武岩纤维混凝土的断裂性能,对31组相对切口深度为0.4的玄武岩纤维混凝土试件进行了三点弯曲实验,分析了玄武岩纤维混凝土的裂纹扩展过程,从断裂韧度、断裂能和延性指数三个方面对玄武岩纤维混凝土的断裂性能进行评价,探讨了玄武岩纤维对混凝土断裂性能的影响机理。结果表明:掺入适量纤维可以有效提高混凝土的断裂韧度、断裂能和延性指数,但这种提高与纤维特征系数不成线性关系。纤维对混凝土的断裂性能同时存在增强和削弱两种影响。通过引入以纤维特征系数为变量的削弱系数和削弱函数,获得了较高精度的各断裂参数关于纤维长径比和体积率的表达式,提出了玄武岩纤维混凝土的配比优化方案,可为玄武纤维混凝土的断裂性能研究提供参考。     

玄武岩纤维混凝土的技术研究现状及应用

玄武岩纤维以其高模量、耐冲击、抗拉强度高、耐温、抗辐射、绝缘性能好及化学性能稳定等优点,在土木、化工等领域都得到了广泛应用.本文主要介绍玄武岩纤维的性能、玄武岩纤维混凝土的基本理论和国内外的研究现状及用途.     

玄武岩纤维地聚物混凝土的高温动态力学特性

采用自主研制的高温100 mm SHPB试验装置,研究了玄武岩纤维增强地聚物混凝土(BFRGC)的瞬时高温动态力学特性.采用厚度为1.0 mm,直径为30,35,40,45,50 mm的铝片作为整形器对入射波进行整形,保证了试验过程的有效性.结果表明:不同温度下,玄武岩纤维地聚物混凝土(BFRGC)的动态抗压强度、峰值应变和能量吸收特性随应变率的提高近似线性增长;200℃时BFRGC的动态抗压强度相对于常温时大幅度提高;随着温度的升高,BFRGC的峰值应变显著提高,且均大幅度高于常温时的峰值应变值;200～600℃时BFRGC的吸能特性明显优于常温状态,而800℃时能量吸收特性明显降低.     

玄武岩纤维混凝土的抗弯冲击性能

为了研究玄武岩纤维对混凝土抗弯冲击性能的影响,对玄武岩纤维混凝土及素混凝土梁试件进行了系统的抗弯冲击性能试验。结果表明：玄武岩纤维混凝土B3（纤维掺量为2．8kg·m^-3）的初裂冲击次数比B2（纤维掺量为2．1kg·m^-3）、B1（纤维掺量为1．7kg·m^-3）分别提高了629／6和95％;玄武岩纤维混凝土B2的初裂冲击次数比B1提高了21％,玄武岩纤维混凝土B3的破坏冲击次数比B2、B1分别提高了59％和90％,玄武岩纤维混凝土B2的破坏冲击次数比B1提高了19％;纤维掺量由B2提高到B3时,对改善混凝土抗弯冲击性能效果十分显著;玄武岩纤维在合理掺量下可以显著改善混凝土的抗弯冲击性能。     

玄武岩纤维再生混凝土的基本力学性能

玄武岩纤维作为一种新型绿色的工程材料,可显著提高混凝土的力学性能,为再生混凝土的研究和推广提供了新的发展思路。研究了玄武岩纤维掺量分别为0、2和4 kg/m3情况下,对不同再生骨料替代率下的玄武岩纤维再生混凝土物理和力学性能的影响。结果表明,在纤维掺量为2 kg/m3时,50%替代率再生混凝土的密度最大;当纤维掺量少于2 kg/m3,再生混凝土的抗拉强度随纤维含量的增加而降低;对于50%再生骨料替代率下的再生混凝土,玄武岩纤维含量为4 kg/m3时对其力学性能提高最明显。     

玄武岩纤维混凝土纤维分布及孔隙结构表征

为了探究玄武岩纤维对混凝土28 d抗压强度的影响机理,对6组不同玄武岩纤维掺量(0,1.5,3.0,4.5,6.0,7.5 kg/m³)的玄武岩纤维混凝土(Basalt fiber reinforced concrete, BFRC)进行CT扫描,从微观层次探究纤维分布及基体原生孔隙特征对混凝土28 d抗压强度的影响.为解决CT扫描后纤维可视化困难这一问题,使用Avizo软件中的分水岭算法和搜索锥算法,建立了孔隙网络模型和纤维分布模型.通过该方法,定量描述了不同纤维掺量下孔隙特征参数的变化及纤维分布.结果表明:纤维的掺入能够抑制孔隙的连通,使得部分较大孔隙得到充填,从而改变孔隙率与孔径分布比;各纤维之间相互搭接,共同构成网状结构,有利于混凝土整体性的提高,可有效增强混凝土28 d抗压强度.     

玄武岩纤维增强聚合物混凝土基本力学性能试验研究

通过混凝土拌合物工作性能和基本力学性能试验,研究了不同掺量的玄武岩纤维和聚合物乳液在单掺、复掺情况下对混凝土工作性能、抗压强度和抗折强度的影响规律.结果表明:玄武岩纤维和聚合物乳液单掺时,随着玄武岩纤维或聚合物乳液掺量的增加,混凝土的7 d龄期抗压强度均略微降低,28 d龄期抗压强度提高不明显,抗折强度均有显著提高;在玄武岩纤维和聚合物乳液掺量匹配时,玄武岩纤维增强聚合物混凝土具有良好的工作性能和优异的抗折强度.     

玄武岩纤维超高性能混凝土力学性能试验

为了降低超高性能混凝土中水泥的用量,制备绿色超高性能混凝土,研究了玄武岩纤维对超高性能混凝土力学性能的影响,提出了力学性能最优的低水泥用量超高性能混凝土配合比和玄武岩纤维的最佳掺量.采用粉煤灰和硅灰以不同比例组合作为水泥的替代材料制备超高性能混凝土,分析了添加纤维和不添加纤维试件的和易性、力学性能和微观结构.结果表明,当粉煤灰和硅灰混杂替代水泥比例达50%时,其力学性能与原试件强度相当;掺加0.1%玄武岩纤维的试件其力学性能高于掺加0.2%和0.3%纤维和没有掺加纤维试件的力学性能.     

玄武岩纤维加固混凝土梁式结构的研究综述

玄武岩纤维复合材料(BFRP)是一种新型的加固材料,成为了代替碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维等传统加固材料的新一代复合加固材料.与碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维等相比,玄武岩纤维有耐高温、耐腐蚀、成本低廉、生产方便等优点.本文重点总结玄武岩纤维最近5年在国内的研究方向与成果,并分析玄武岩纤维在钢筋混凝土梁式结构中的应用与前景展望.     

玄武岩纤维增强再生混凝土的单轴受压试验研究

通过立方体抗压试验分别研究了再生粗骨料取代率(RC)和玄武岩纤维体积掺量(RB)对玄武岩纤维增强再生混凝土(BFRRC)试块的抗压强度(f_cu)、割线模量(E_c)的影响规律,并对BFRRC的峰值应变进行了分析.研究表明：RB对BFRRC试块的抗压强度起到先增大后减小的作用;E_c随着RC的增大呈现下降的趋势;E_c随着RB的增大呈现先增大后减小的趋势;峰值应变随着RC的增大呈现先增大后减小的趋势;玄武岩纤维的掺入能明显增大试件的峰值应变.本研究发现BFRRC的最佳RB在0.05%～0.10%之间.     

玄武岩纤维复合材料研究

探讨了由玄武岩纤维与植物纤维复合制备型体材料的基本方法及复合材料的物理结构．该复合材料形成一种拓扑无序结构，可以近似用“无规网络模型”描述材料的结构．实验探讨了打浆度、玄武岩纤维含量等因素对复合材料性能的影响．制备的复合材料可生产一次性餐饮、盒具及农用育苗钵和衬垫包装材料等．该复合材料可以完全降解，玄武岩纤维分解后即为土壤的母质，对环境不造成二次污染．     

玄武岩纤维

玄武岩是由火山岩喷发到地面或海床上而固化的岩浆,一般由SiO2、Al2O3、Fe2O3、碱土金属、碱金属等组成。与碳纤维、芳纶等纤维相比,玄武岩纤维除具有高强度、高模量等特点外,还具有耐高温性、抗氧化、抗辐射、绝热隔音、过滤性好、抗压缩强度和剪切强度高等特     

玄武岩纤维布加固混凝土偏压柱试验方法研究

基于6根玄武岩纤维布约束混凝土柱的偏压试验和45个玄武岩纤维约束混凝土方形试块的轴压试验,探讨了玄武岩纤维布加固混凝土偏压柱的试验方法以及相关理论分析的可行性,可为同类问题的研究提供参考．     

改性玄武岩纤维及纤维复合过滤材料的微孔结构表征的研究

利用改性玄武岩纤维和植物纤维进行复合制备了生态环境复合过滤材料．研究表明，玄武岩纤维在植物纤维中均匀弥散，使无机纤维和有机纤维各自的优良特性得到了充分的发挥．对玄武岩纤维的x射线衍射、化学组成和处理后的变化进行了测定，探讨了其稳定的可能原因；采用红外光谱探讨了植物纤维和玄武岩纤维的微观结合机制．利用SEM和无规线团模型对其结构进行了描述，并对比了不同结构的纤维过滤材料的特征，并利用孔径分析仪对滤材的孔径结构进行了表征，较系统的描述了该材料的性能．     

玄武岩纤维增强再生混凝土的单轴受压疲劳试验研究

在素混凝土中掺入纤维能提高其抗疲劳性能.威布尔分布模型是常用的疲劳寿命预测模型.对玄武岩纤维体积掺量（RB）分别为0%,0.05%,0.10%,0.15%的玄武岩纤维增强再生混凝土（BFRRC）试件进行抗压疲劳试验研究,并用威布尔分布模型对疲劳寿命进行拟合.研究表明：在再生混凝土中掺入玄武岩纤维,能大幅度提升其疲劳寿命,尤其是在较低应力水平条件下增幅更明显.加载应力水平对BFRRC的疲劳寿命影响较大,随着加载应力水平的增大,试件承受的加载循环次数大幅度降低.通过矩估计法求得威布尔分布的参数估计值,并利用K-S检验,对不同应力水平条件下的BFRRC疲劳寿命进行假设检验,验证得到BFRRC的疲劳寿命服从威布尔分布.     

玄武岩纤维增强沥青混凝土路用性能的试验研究

通过浸水马歇尔试验、车辙试验以及劈裂试验,在沥青混合料中掺入玄武岩纤维能改善沥青混合料的水稳定性、高温稳定性以及低温抗裂性能,玄武岩纤维对沥青混凝土具有良好的增强效果,可有效改善沥青混凝土的路用性能.     

玄武岩纤维活性粉末混凝土与钢绞线粘结滑移过程声学特性表征

针对预应力锚索因粘结失效而导致的高边坡失稳问题,提出将预应力锚索与高性能材料结合应用的方法以提高边坡抗灾韧性。首先,开展了预应力钢绞线与玄武岩纤维活性粉末混凝土（BFRPC）中心拉拔试验,研究了公称直径为15.2 mm的钢绞线在两种浆体材料（BFRPC、M40普通水泥砂浆）下的钢绞线粘结性能,总结其破坏形式;其次,基于声发射特征参数的分布规律,识别应力状态下钢筋混凝土材料的损伤过程;再次,通过对上升时间/振幅-平均频率（RA-AF）值进行对比,明确钢绞线-混凝土拉拔过程中的损伤模式;最后,依据Ib值识别不同应力状态下钢绞线混凝土材料裂纹发展的各个阶段。研究结果表明：3个阶段的能量、幅值变化规律与试件内部裂纹的产生、扩展等损伤过程联系紧密;通过RA-AF分析得出,剪切裂纹主要发生在界面混凝土附近,而拉伸裂纹的宏观体现为垂直于加载方向上的裂纹;Ib值波动差至0.25时可以将其视为一个预警值,以警告预应力钢绞线-混凝土材料即将发生劈裂破坏。