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.     

基于冻融损伤的玄武岩纤维沥青混合料性能试验研究

以玄武岩纤维沥青混合料为研究对象进行冻融损伤性能试验,冻融循环的次数为1次～10次,采用稳定度、单轴压缩强度、开裂荷载和疲劳寿命为技术指标探究玄武岩纤维沥青混合料冻融循环下性能衰变规律,并与普通沥青混合料冻融损伤试验结果进行对比。研究表明,玄武岩纤维沥青混合料在多次冻融循环损伤后性能远高于普通沥青混合料,且性能下降速率也较普通沥青混合料缓慢。玄武岩纤维沥青混合料具有较好的抗低温开裂和抗疲劳性能,适用于严寒地区复杂环境的道路建设工程,具有较好的推广应用前景。     

冻融循环条件下玄武岩纤维改性桥面沥青混凝土抗裂性能研究

为改良我国寒区低温条件下桥面沥青混凝土的工作性能,利用玄武岩纤维制备了玄武岩改性沥青混凝土(BFAC),并对不同纤维长度、不同纤维掺量的BFAC开展了浸水马歇尔试验、三点弯曲试验以及冻融循环力学试验。研究发现：不掺BF的沥青混凝土在的残留稳定度为80.21%;当掺入0.2%的BF后,沥青混凝土的残留稳定度产生了不同程度的增大;不掺BF的沥青混凝土抗弯强度为7.02MP,而掺入玄武BF后,沥青混凝土试件的抗弯强度大幅提高,当BF长度为2mm、掺量为0.2%时,BFAC试件的抗弯强度为7.58MPa,较普通沥青混凝土高出7.98%;当BF的长度为4mm、掺量为0.4%时,BF改性沥青混凝土的综合工程性能最好。此时,BFAC试件的动稳定度为2163.26次·mm^-1,残留稳定度为83.65%,抗弯强度为8.31MPa,冻融循环强度损失率为5.26%。研究成果为我国寒区桥面沥青混凝土的设计施工提供了一定的借鉴作用。     

玄武岩纤维编织网增强混凝土高温后力学性能及损伤机理

通过制备普通及高铝水泥玄武岩纤维编织网增强混凝土(TRC)薄板,采用四点弯曲试验、XRD衍射和扫描电镜微观分析,探究玄武岩TRC在高温作用后的力学性能和损伤机理。研究结果表明:玄武岩纤维织物能有效减小TRC薄板在高温下的变形,抑制裂纹的扩张,且高铝水泥玄武岩TRC高温后的变形及质量损失均小于普通水泥TRC;玄武岩TRC的抗弯承载力随着温度的升高近似呈线性降低,降低的主要原因是高温下混凝土基体损伤、纤维编织网高温劣化及纤维与基体的黏结劣化三者的共同作用;扫描电镜分析可知,高铝酸盐水泥基TRC比普通硅酸盐水泥基TRC更致密,对高温有更强的抵抗作用。本研究可为TRC在高温环境中的设计和应用提供借鉴。     

玄武岩纤维沥青混合料损伤演化规律研究

为了探究不同玄武岩纤维直径(3、7、13μm)沥青混合料的裂缝损伤演化规律,制作了SCB沥青混合料试件,通过同步开展SCB半圆弯拉试验及数字图像散斑(DIC)分析,并对破坏后的试件进行扫描电镜成像,分析玄武岩纤维的掺入及其直径对混合料抗裂性能的影响,结论如下：SCB试验结果表明,掺入直径7μm玄武岩纤维能够提高裂缝发展所需能量36.6%,同时延缓裂缝发展速度122.2%;DIC分析表明,掺入玄武岩纤维能够大幅降低混合料的水平位移与垂直位移,同时降低试件起裂时间3 s以上;断裂指标的计算结果表明,相比未掺加纤维混合料,直径为3、7、13μm纤维试件的平均裂缝扩展速度分别降低21.5%、55.7%、11.1%,断裂韧性分别提高13.1%、28.6%、10.3%;扫描电镜微观形貌表明,掺入纤维后混合料的破坏面裂缝明显减少,玄武岩纤维强度、空间成网性、与沥青的黏附性,是其阻裂能力的来源;直径为7μm的玄武岩纤维的阻裂效果优于直径为3、13μm的。     

玄武岩纤维混凝土耐高温性能分析

对不同玄武岩纤维体积率混凝土进行室内高温试验,总结与分析了温度和纤维体积率对混凝土立方体抗压强度、劈裂抗拉强度和静弹性模量的影响规律。研究结果表明:玄武岩混凝土的抗压强度、抗拉强度和弹性模量均在200℃高温出现拐点,200℃高温后玄武岩纤维混凝土的力学性能均出现不同程度的降低;混凝土的力学性能随玄武岩纤维体积率的增大而呈现出先增大后减小的趋势,最优的玄武岩纤维体积率为0.15%;玄武岩再生混凝土的力学性能随再生骨料取代率的增大而减弱,再生骨料取代率不宜大于30%。     

玄武岩纤维沥青稳定碎石路用性能研究

为延缓沥青路面反射裂缝发展,选用沥青稳定碎石作为下面层,研究了玄武岩纤维和SBS改性沥青对沥青稳定碎石路用性能影响规律。结果表明,掺入玄武岩纤维和采用SBS改性沥青均改善了沥青稳定碎石路用性能,且玄武岩纤维改性沥青稳定碎石路用性能最佳;玄武岩纤维对沥青稳定碎石路用性能的改善作用较采用改性沥青对稳定碎石的作用要小;掺入玄武岩纤维和采用SBS改性沥青有效地抑制了沥青稳定碎石裂缝的发展,同一试验条件下玄武岩纤维改性沥青稳定碎石疲劳寿命最高、低温抗裂性能最优,弯拉强度和弯拉应变较基质沥青稳定碎石分别提高了1.6倍和1.9倍。     

玄武岩纤维沥青混合料路用性能的研究现状

研究国内外学者对玄武岩纤维沥青混合料路用性能的研究成果,结果表明：纤维在沥青混合料中可以起到加筋、吸附、稳定和增黏的作用,能有效提高沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性等综合性能,同时能有效防止反射裂缝的产生。但我国相应的纤维沥青混合料的设计规范尚不完整,还需制定出玄武岩纤维沥青混合料的配合比及玄武岩纤维的最佳掺量等指标。     

玄武岩纤维增强塑料筋混凝土梁受弯性能研究

设计并制作了3根玄武岩纤维增强塑料筋（BFRP筋）混凝土梁,并对其进行三分点加载试验,主要测试了构件的开裂荷载、裂缝和挠度发展情况以及极限荷载等。结果表明,受BFRP筋线弹性的材料性质、较低的弹性模量等因素的影响,BFRP筋混凝土梁的受弯工作具有以下特点：(1)构件均发生脆性破坏;(2)构件的开裂荷载和开裂前的挠度受BFRP筋配筋率的影响很小;(3)构件的极限荷载随BFRP筋配筋率的增加而增大;(4)构件的荷载－挠度曲线在混凝土开裂前后均为线性,其转折点对应构件开裂。     

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。     

盐冻作用下玄武岩纤维混凝土力学性能损伤研究

针对西北寒旱地区混凝土结构易开裂耐久性降低的问题,选取力学性能优异的玄武岩纤维作为混凝土增强材料,采用室内快速冻融试验,以纤维体积掺量为变量,研究了不同纤维体积掺量(0.05％、0.1％、0.15％、0.2％)混凝土试件分别在清水、质量分数为3％的NaCl溶液、质量分数为5％的Na2 SO4溶液冻融作用下动弹性模量、抗...     

玄武岩纤维掺量对混凝土力学性能的影响

研究了掺入0．05％～0．35％的玄武岩纤维对混凝土的抗压强度,劈裂抗拉强度以及弯曲性能的影响,并采用扫描电镜对纤维在混凝土中的微观作用机理进行了分析。结果表明,当纤维的掺量在0．3％以内时,混凝土3 d、7 d、28 d的抗压、抗拉强度都有不同程度的提高,当掺量超过0．3％时,混凝土28 d的抗压、抗拉强度开始下降,且掺量越大,强度下降的也越多;弯曲试验结果表明,掺入0．05％～0．25％的玄武岩纤维后,混凝土的抗折强度平均提高7．96％,掺量为0．2％时,抗折强度提高17．0％,且掺入玄武岩纤维后,混凝土的应力-应变曲线有了明显的屈服点,混凝土的极限拉伸值增大,弹性模量降低,刚度减小,延性与柔性增加,混凝土的抗裂性增加,使用寿命延长。     

不同类型沥青混凝土冻融疲劳性能研究

冬季突遇雨雪天气,在水分和温度的影响与作用下,沥青混凝土路面易产生冻融损害,但目前这方面的研究还很少.因此,根据华东地区的冬季气温,采用间接拉伸疲劳试验研究冻融循环对不同类型沥青混凝土疲劳性能的影响.试验结果表明:在相同的冻融温度和冻融次数下,SBS改性沥青混凝土疲劳寿命高于AH-70号基质沥青混凝土,随着冻融次数的增加,它们的疲劳寿命明显下降,SBS改性沥青混凝土疲劳寿命降低速度低于AH-70号基质沥青混凝土.通过对冻融条件下不同类型沥青混凝土疲劳性能的研究,为提高沥青路面耐久性提供理论依据.     

持续荷载与冻融循环耦合作用下纤维混凝土损伤性能研究

为了研究纤维混凝土在持续荷载与冻融循环耦合作用下的损伤性能,开展了不同压应力水平(0、0.3、0.5)作用下的纤维混凝土冻融循环试验,研究了不同应力水平作用下试件质量损失、相对动弹性模量和抗压强度损失等参数随冻融循环次数的变化规律。结合损伤力学,以超声波波速为损伤变量,分析了冻融损伤与荷载耦合作用的变化关系,并基于Weibull分布建立了冻融损伤预测模型,推导出冻融损伤与抗压强度的演化方程。结果表明,随着冻融循环次数的增加,冻融损伤程度表现出加剧上升的现象,应力水平为0.3的耦合作用能减小纤维混凝土的冻融损伤,应力水平为0.5的耦合作用会进一步加剧纤维混凝土的冻融损伤。建立的损伤预测模型具备较高的可行性,能够较精准预测不同冻融循环次数后的损伤,推导的演化方程相关性较好,能灵活实现损伤与强度之间的转化。     

海水干湿循环下玄武岩纤维增强珊瑚混凝土耐久性

测试了海水干湿循环下玄武岩纤维增强珊瑚混凝土(BFRCC)的质量和强度变化,并分析了基体的水化产物和微观结构,研究了BFRCC的耐久性。结果表明:随着侵蚀次数的增加,各BFRCC质量都逐渐增大,而抗压强度则呈现先增长后降低的趋势;同时在不同干湿循环次数下,掺入1%BF的BFRCC试样质量和强度变化幅度最小,这说明1%体积分数的BF可显著提高基体的耐久性;热重分析与扫描电镜分析得出,基体性能的变化主要是外界侵蚀离子在内部形成C-S-H、AFt和Ca(OH)₂等产物。     

基于压电效应的纤维高性能混凝土损伤监测研究

以纤维掺量为变量制作48个混凝土试件,压电陶瓷传感器作为信号激励器和信号接收器置于混凝土试件表面。基于压电效应对玄武岩-聚丙烯纤维增强高性能混凝土(BPHPC)的损伤进行实时监测。通过对单掺、混掺纤维混凝土的压电应力波信号进行分析,得到基于小波包分析法的损伤指数(DI),并拟合出纤维掺量-荷载-DI的函数关系。结果表明:通过外观损伤状态和压电应力波信号变化定性评价试件的健康状态,纤维的掺入能够降低混凝土的外观损伤程度;单掺纤维混凝土的试件应力波信号幅值比混掺纤维混凝土试件大;玄武岩纤维体积掺量为0.15%、聚丙烯纤维体积掺量为0.10%时试件的DI最小,当DI超过0.8时,可以认为试件被完全破坏;试验数据和试验现象吻合良好,通过压电陶瓷实时监测BPHPC损伤有较高的可行性。     

玄武岩纤维对混凝土扰动条件下力学性能的影响

为了解混凝土在持续扰动条件下力学性能变化规律,采用电磁振动台模拟正常交通状态下行车激发的桥梁振动,对桥梁修补用混凝土进行扰动,考察玄武岩纤维对混凝土抗扰动能力的影响.实验结果表明:扰动能明显降低混凝土抗压强度,加入玄武岩纤维以后,改善了混凝土因扰动导致的分层离析现象,明显提高了混凝土的抗扰动能力;L20纤维对提高混凝土的抗扰动能力优于L3纤维;扰动条件下,若掺加单一类型纤维,当L20纤维掺量为0.3％时混凝土抗压强度最大,若掺加混合纤维,当L20纤维掺量为0.1％,L3纤维掺量为0.2％时混凝土抗压强度最大;L20纤维掺量0.3％时,或者L20纤维掺量0.1％,L3纤维掺量0.1％时混凝土的抗扰动能力优秀.     

玄武岩纤维混凝土板冲切试验与承载力分析

为探究玄武岩纤维对混凝土板抗冲切性能的增强效果,基于我国现行规范对此类构件冲切承载力计算方法提出修正建议。以纤维体积掺量(0%、0.1%、0.2%、0.3%)与纤维长度(12 mm、18 mm)为变量,对7个混凝土板试件进行冲切试验,研究各参数对试件极限承载力的影响,建立经试验验证的有限元模型并进行扩参数分析。结果表明:玄武岩纤维混凝土板的极限承载力随体积掺量的增加呈先增大后减小的趋势,掺入长度为12 mm、18 mm的玄武岩纤维的试件较对比试件冲切承载力提升显著,最大提高幅度分别为40.9%和37.3%;纤维长度为12 mm,体积掺量为0.4%时,对混凝土板的抗冲切性能改善效果最佳。我国《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)的冲切承载力计算值较试验结果偏于保守,考虑玄武岩纤维阻裂作用对临界截面周长的影响,对规范中的冲切承载力计算公式进行修正。