早期受盐-冻耦合作用下掺玄武岩纤维混凝土耐久性劣化规律

针对西北寒旱区早期受冻混凝土在盐-冻耦合作用下耐久性快速降低等问题,本文基于室内快速冻融试验,以3.5%(质量分数,下同) NaCl+5.0%Na₂SO₄复合盐溶液为冻融介质,研究了不同玄武岩纤维体积掺量下混凝土的耐久性劣化规律,同时采用扫描电子显微镜、超声法缺陷检测和核磁共振孔径检测三种分析手段探究了玄武岩纤维在微观层面上对早期受盐-冻耦合作用下混凝土宏观性能的改善作用。研究结果表明：在早期受冻混凝土中掺加玄武岩纤维能够有效提高抗压强度,减小质量损失;随着纤维掺量的增加,抗压强度、相对动弹性模量呈先增加后降低的趋势;随着冻融循环次数的增加,不同体积掺量玄武岩纤维早期受冻混凝土试块的超声脉冲传播速度逐渐增大,各组试块的总孔隙率与冻融次数呈正相关,且掺加玄武岩纤维能增加无害孔,减少多害孔,从而提高混凝土抗冻耐久性;试验中纤维掺量为0.15%(体积分数)的试块表现最优越。该研究可为寒旱灌区早期受冻混凝土耐久性研究及后期维护提供参考。     

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。     

掺玄武岩纤维高强高钛重矿渣混凝土力学性能试验与分析

通过不同体积掺量玄武岩纤维(0.2%、0.4%和0.6%)的掺玄武岩纤维高强高钛重矿渣混凝土和普通高钛重矿渣的抗压、劈裂抗拉和抗折来分析玄武岩纤维的不同体积掺量对掺玄武岩纤维高强高钛重矿渣混凝土力学性能的影响。结果表明,玄武岩纤维可显著改善试件劈裂抗拉性能和抗折性能,对抗压性能影响不大。抗压强度和抗折强度随玄武岩纤维掺量的增加呈先增加后降低趋势,纤维掺量为0.4%时达到最大值,28d强度较基准混凝土分别增长了14.26%和28.89%,而劈裂抗拉强度随玄武岩纤维掺量的增加而持续增加,纤维掺量为0.6%时,28d强度较基准混凝土增长了39.24%。该种纤维混凝土可解决混凝土开裂的施工问题。     

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。     

复合纤维对严寒地区混凝土抗冻性能的影响研究

为了研究严寒地区混凝土的抗冻性能,制备了5种不同聚丙烯纤维和钢纤维掺加的混凝土试件,测试了混凝土试件的抗压强度、抗折强度、质量损失率和动弹性模量,分析了不同冻融循环次数影响混凝土力学强度的变化规律.结果表明:复掺聚丙烯纤维和钢纤维能够在单掺一种纤维的基础上再进一步提高混凝土的抗压强度以及抗折强度;复合纤维混凝土的抗压强度、抗折强度、质量以及动弹性模量损失随着冻融循环次数的增大而增大;相同冻融次数下,复掺聚丙烯纤维1.0 kg·m-3和钢纤维40 kg·m-3条件下混凝土的抗冻性能最佳.     

玄武岩纤维与粉煤灰改性高强混凝土力学性能研究

将纤维材料加入混凝土中可以有效提高混凝土的使用性能和服务年限.基于此,制备了不同玄武岩纤维体积掺量的粉煤灰改性高强混凝土试件,分别测试了玄武岩纤维高强混凝土的坍落度、扩展度以及标准养护7 d、15 d和28 d后的收缩率、抗压强度、抗拉强度以及抗折强度,分析了玄武岩纤维掺量对混凝土坍落度、扩展度、收缩率、抗压强度、抗拉强度以及抗折强度的影响规律.结果表明:随着玄武岩纤维掺量的增大,粉煤灰改性高强混凝土的坍落度和扩展度呈线性减小,收缩率逐渐减小;抗压强度、抗拉强度和抗折强度逐渐增大,抗压强度、抗拉强度和抗折强度的增大速率分别在玄武岩纤维掺量为0.8％、1.2％和1.2％时出现拐点,性价比最高的玄武岩纤维掺量为0.8％～1.2％.     

玄武岩纤维掺量对页岩轻骨料混凝土强度性能影响的研究

<中作者单位六>=研究了不同玄武岩纤维体积掺量对页岩轻骨料混凝土各项强度的影响.试验结果表明,玄武岩纤维的掺入会在一定程度上提高轻骨料混凝土的抗压、抗折强度和弹性模量;纤维掺量0.2%时,抗压与抗折强度达到最大值,分别提高11.49%、20%;轻骨料混凝土的劈裂抗拉强度随着纤维掺量的增加而增加,在纤维掺量0.3%时,劈裂抗拉强度达到最大值,强度提高54.59%;玄武岩纤维掺入页岩轻骨料混凝土中不仅对各相强度有一定提高,且一定程度上改善了轻骨料混凝土的脆性缺陷,起到增强增韧作用.     

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%。     

玄武岩纤维再生混凝土抗冻性能及损伤劣化模型

为了研究纤维再生混凝土的抗冻性能,提高寒区再生混凝土结构服役寿命,试验采用等体积再生骨料替代石子制备了5组不同玄武岩纤维掺量的再生混凝土,分别从质量损失率、相对动弹性模量、抗压强度和抗拉强度等方面探讨纤维再生混凝土抗冻性能损伤劣化规律。研究结果表明:冻融初期,再生混凝土质量损失率呈现负增长现象,相对动弹性模量、抗压强度和抗拉强度曲线随冻融循环次数的增加呈下降趋势;玄武岩纤维加入能够减缓再生混凝土冻融破坏,掺量为1.2 kg·m~(-3)时再生混凝土的抗冻性能最优;纤维加入对冻融作用下再生混凝土抗拉强度的作用效果优于抗压强度。建立了基于相对动弹性模量和强度为损伤变量的线性及多项式损伤劣化模型,模型可以准确预测纤维再生混凝土冻融损伤劣化程度。     

再生粗骨料中不同聚丙烯纤维体积掺量对再生混凝土力学性能的影响

文章制备了不添加聚丙烯纤维（PPF）再生粗骨料和PPF体积掺量为0.10%、0.15%、0.20%再生粗骨料，并制作再生混凝土试件，分析再生混凝土力学性能的影响。结果表明：随着PPF体积掺量的增加，混凝土拌合物流变性降低。添加PPF的各组混凝土试件抗折破坏均为塑性破坏。随着PPF体积掺量的增加，试件抗压强度、轴心抗压强度逐渐增加，劈裂抗拉强度先降低后上升。随着PPF体积掺量的增加，试件静压弹性模量、轴压韧性指数先增大后降低，峰值应力先降低后增大。随着PPF体积掺量的增加，试件内部孔隙率、大孔径分布比例总体呈下降趋势。PPF体积掺量为0.15%，再生混凝土试件的力学性能更优。     

寒冷地区硅粉增强玄武岩纤维路面混凝土抗冻性能研究

为探究硅粉对玄武岩纤维路面混凝土抗冻性能的增强效果及改性机理,采用快冻法研究了不同硅粉掺量下玄武岩纤维混凝土质量损失、相对动弹模量、抗弯拉强度随冻融次数的衰减规律;借助压汞法(MIP)以及扫描电子显微镜(SEM),分析冻融前后孔结构及界面结构的演化,从细微观层面揭示硅粉增强机理。研究结果表明:9%(质量分数)硅粉掺量的玄武岩纤维路面混凝土抗冻性能增强效果最佳,相比基准混凝土,冻融320次后质量损失率降低了62.35%,相对动弹性模量提高了14.68%,抗弯拉强度提高了43.89%;MIP测试表明,掺入硅粉能够细化混凝土内部孔结构,减少孔隙数量,优化孔的分布,阻抑最可几孔径和临界孔径的增长;SEM分析发现,掺入硅粉能够改善纤维-水泥石与骨料-水泥石的界面区结构,提高玄武岩纤维路面混凝土的抗冻性能。     

盐水与冻融耦合作用对玄武岩纤维水泥土性能影响研究

冻融循环作用与外界环境的侵蚀是影响水泥土强度的主要因素,探索如何提高水泥土在寒冷地区盐水侵蚀环境下的强度及其发展规律是一个重要的课题。通过盐冻试验和无侧限抗压强度试验,研究了玄武岩纤维水泥土在不同溶液(3.5%(质量分数,下同)NaCl溶液、3.5%Na₂SO₄溶液、3.5%(NaCl+Na₂SO₄)混合溶液、清水)与冻融循环作用耦合下的力学性质与表观特征,探讨了养护温度、侵蚀溶液类型、冻融循环次数等变量对水泥土性能的影响。在此基础上,采用Logistic生长模型,对不同环境下水泥土试块的强度进行回归分析。研究结果表明:低温养护环境会抑制水泥土强度的发展;随着冻融次数的增加,试块出现了不同程度的质量损失、表面破坏,以及无侧限抗压强度降低的现象;在相同冻融次数下,玄武岩纤维水泥土的破坏程度由强到弱依次为硫酸盐冻＞混合盐冻＞氯盐冻＞水冻;而掺入玄武岩纤维可使水泥土经历更多次的冻融循环,有效降低强度损失率,提高水泥土的抗冻性;通过回归分析,得到不同试验组的强度衰减模型和预期强度。     

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%。     

磨细钢渣对混凝土力学性能和耐久性影响的研究

基于钢渣的活性效应和微集料效应研究了不同掺量钢渣对混凝土抗压强度和抗折强度的影响,通过加速碳化试验和抗冻性试验探究了钢渣混凝土的抗碳化性能和抗冻性.采用X-CT技术探究了钢渣混凝土内部的孔结构.结果表明:掺加10%钢渣混凝土的抗压强度和抗折强度最大,掺加30%钢渣混凝土的抗压强度和抗折强度最小.当碳化到56 d时,掺加30%钢渣的混凝土的碳化深度已达12.5 mm;冻融循环到180 d,掺加30%钢渣混凝土的相对动弹性模量降至88.7%.     

盐碱与冻融耦合作用下再生混凝土耐久性试验研究

通过再生混凝土在3.5%NaCl、3.5%Na2SO4、3.5%NaCl+3.5%Na2SO4和水四种溶液中的冻融循环试验,分析再生混凝土在同浓度不同种类盐碱溶液中经过不同冻融次数后(N)的质量变化(△m)和动弹性模量变化(△E) ,绘制N-△m和N-△E的曲线.同时,设置单掺10%、20%粉煤灰和2%、4%硅灰为对照组,研究粉煤灰和硅灰组分别在3.5%NaCl和3.5%Na2SO4环境下混凝土的抗冻性能规律.结果表明:氯盐环境中,随冻融次数的增加,混凝土表面剥削、开裂现象明显,质量和动弹性模量损失严重,而硫酸盐环境中,冻融前期混凝土内部生成水化产物使质量增加,表面膨胀开裂,后期质量和动弹性模量急剧下降,与浓度3.5%氯盐盐冻相比,硫酸盐盐冻动弹性模量损失更大.冻融破坏强度由强到弱排序为氯盐冻、硫酸盐冻、复合盐冻、水冻;掺入粉煤灰后,氯盐环境下的混凝土抗冻性反而下降,10%掺量优于20%掺量.掺入硅灰后,硫酸盐环境下再生混凝土抗冻性提高,破坏程度要比水冻小,4%掺量优于2%掺量;最后分析了混凝土腐蚀机理.     

冻融循环下沙漠砂纤维混凝土损伤模型研究

为研究冻融循环作用下沙漠砂纤维混凝土的损伤模型,对沙漠砂纤维混凝土进行0次、25次、50次、75次、100次、125次及150次的快速冻融试验,分析不同冻融循环次数后沙漠砂纤维混凝土相对动弹性模量、抗压强度及劈裂抗拉强度的衰减规律。结合试验数据,基于指数函数和二次函数建立沙漠砂纤维混凝土的冻融损伤劣化模型。结果表明:与沙漠砂混凝土相比,掺入聚丙烯纤维的沙漠砂混凝土的抗冻融能力有效提高;相对动弹性模量随冻融循环次数的增加而下降;与未冻融相比,150次冻融循环后,沙漠砂纤维混凝土的抗压强度降低了49.5%,劈裂抗拉强度降低了70.13%;建立了两种冻融循环下沙漠砂纤维混凝土损伤模型,其计算值与试验值吻合较好,可为沙漠砂纤维混凝土在严寒地区的应用提供理论参考。     

锰渣对混凝土力学性能和耐久性的影响

采用基本的力学方法研究了不同掺量的锰渣对混凝土抗压强度和抗折强度的影响.并通过加速碳化试验和抗冻性试验探究了锰渣混凝土的抗碳化性能和抗冻性.采用压汞法技术探究了锰渣混凝土内部的孔结构.结果表明:当锰渣掺量大于10％时,随着锰渣掺量的增加,混凝土的抗压强度和抗折强度降低;掺加30％锰渣混凝土的抗碳化性能和抗冻性最差,碳化56 d时其碳化深度已达10.0 mm,冻融循环240次,其相对动弹性模量降低到0.71;碳化之后孔隙率降低,孔径细化,冻融循环导致孔隙率增大,孔径粗化.     

钢筋玄武岩纤维混凝土短柱轴心受压承载能力试验研究

为了研究玄武岩纤维对钢筋混凝土受压构件中增强功能,推进玄武纤维的应用,本文首先对添加0.1%体积掺量的5种长度玄武岩纤维混凝土进行纤维最佳长度研究;得到最佳长度为12 mm玄武岩纤维对混凝土立方体强度增强效果最佳;其次选择12 mm和24 mm的两种玄武岩纤维混凝土最佳掺量进行研究,得到最佳掺量0.15%.在此基础上,本文以体积掺量0.15%,长度为12 mm和24 mm玄武岩纤维混凝土各制作了3根钢筋玄武岩纤维短柱,制作普通钢筋混凝土短柱3根,并对所有试验柱进行了轴心受压极限承载力试验,结果发现,钢筋玄武岩纤维混凝土短柱的轴心受压极限承载能力较普通钢筋混凝土柱最大提高了28%;玄武岩纤维提高了钢筋混凝土短柱的延性.另外,钢筋玄武岩纤维混凝土短柱轴心受压极限承载力试验值大于理论计算值,说明玄武岩纤维不仅提高了混凝土抗压性能,也提高了钢筋和混凝土共同作用效能.     

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。