玄武岩纤维增强混凝土的冲击压缩性能研究

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.采用超细短切玄武岩纤维制作了不同纤维含量的玄武岩纤维增强混凝土(BFRC)试件,并采用霍普金森压杆(SHPB)开展了不同应变率的冲击压缩试验,分析纤维掺量和加载速率对试件动态力学性能的影响.试验结果表明:玄武岩纤维的掺入对试件动态强度的增强效不佳,但却能很好地提高试...     

高温后玄武岩纤维增强混凝土的冲击变形特性

采用φ100分离式霍普金森压杆系统,研究了不同温度作用后玄武岩纤维增强混凝土(BFRC)的冲击变形特性.结果表明:随着温度及加载速率的升高,BFRC的变形破碎程度增大,应力应变曲线表现出塑性特征;同一温度下,BFRC的峰值应变和均值应变随平均应变率的增大而增大,具有明显的应变率相关性;同一加载速率下,随着温度的升高,BFRC的峰值应变和均值应变呈上升趋势,峰值应变的应变率敏感性逐渐增强,但在200℃时,BFRC在较低加载速率作用下的均值应变较常温有所减小;掺入玄武岩纤维可以有效提升高温后BFRC的冲击变形能力,且纤维掺量(体积分数)为0.3％时,BFRC的变形优势最大,但当温度与加载速率较低时,BFRC的均值应变较素混凝土小.     

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。     

基于正交试验法的BFRP筋与纤维再生混凝土黏结性能研究

为了研究BFRP筋与玄武岩纤维再生混凝土黏结性能,采用正交试验设计方法分析了再生混凝土强度等级、玄武岩纤维短切纱的体积掺合率以及长度对其影响。设计了27组试件,通过中心拉拔试验,得到相应的平均黏结强度值以及自由端滑移量。结果表明,纤维的掺量是影响BFRP筋与纤维再生混凝土拉拔试验自由端滑移的重要因素;同一掺量下,纤维长度为18mm的试件对应的极限黏结强度大于纤维长度为6mm、12mm的试件;玄武岩纤维短切纱体积掺量为0.2%时,对应的黏结性能最好;BFRP筋与纤维再生混凝土的黏结强度随纤维再生混凝土强度等级的提高而增大。     

玄武岩纤维加固混凝土短柱试验研究

针对工程中大量存在的结构短柱现象,本文研究了玄武岩纤维布(BFRP)加固矩形短柱的抗震性能。试验结果表明:使用BFRP加固混凝土短柱,试件极限承载力提高效果不明显,但极限位移大幅提高,抗震耗能能力增强,破坏模式由剪切破坏转变为弯剪破坏。同时,试验表明纤维加固量的增加对试件的抗震性能影响甚小。     

短切纤维超轻泡沫混凝土性能及机理研究

以短切纤维为增强材料,硅酸盐水泥为胶凝材料,制备了一种新型短切纤维超轻泡沫混凝土,研究了短切纤维类型及掺量对其性能的影响,并通过SEM进行了机理分析。结果表明:掺入短切玻璃纤维有利于试件的成型,能够提高混凝土的密实度,改善混凝土的薄弱部位;纤维掺量为1.2%时,玻璃纤维超轻泡沫混凝土试件的抗压强度比玄武岩纤维和聚丙烯纤维增强的试件分别提高5.35%、8.30%;玻璃纤维、玄武岩纤维和聚丙烯纤维泡沫混凝土试件的导热系数分别为0.044、0.045和0.046 W/(m·K),比空白组试件分别降低了12%、10%和8%;短切纤维在试件中呈锥形随机分布,起到延缓微裂缝发展的作用;纤维出现成团等分布状态时会对试件的强度造成不利影响。     

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.     

玄武岩纤维混凝土高温后力学性能试验研究

基于高温后强度和变形性能指标评价玄武岩纤维混凝土耐高温性能,分析了不同温度作用后玄武岩纤维掺量的混凝土试件外形特征、质量损失、抗折和抗压强度以及抗压峰值应变,对高温作用后玄武岩纤维混凝土力学性能变化规律进行了探究。试验表明:随温度的升高,玄武岩纤维混凝土抗压和抗折试件的质量逐渐减小;室温至400℃时,玄武岩纤维混凝土抗压强度有所提高而抗折强度迅速下降,抗压峰值应变变化不明显;400～800℃时,随温度的增加,抗压强度与抗折强度快速下降,而抗压峰值应变快速增加。     

关于玄武岩纤维混凝土的增强机理研究

为探究短切玄武岩纤维对混凝土基本力学性能的影响机制,分析出短切玄武岩纤维对混凝土的增强机理。以C35普通混凝土为研究对象,短切玄武岩纤维长度和掺量为变量,通过静态力学性能试验将玄武岩纤维混凝土与素纤维混凝土的基本力学性能进行对比分析。并通过光学显微镜对玄武岩纤维混凝土的微观结构进行观察与分析,找出在混凝土中掺加玄武岩纤维的最佳纤维长度区间与最佳的纤维掺量区间。掺入玄武岩纤维后,抗压强度普遍降低,最高降低幅度达8.4%。劈拉强度和抗折强度明显提高,劈拉强度最大可提高23.8%。抗折强度最大可提高34.7%。光学显微镜下,玄武岩纤维分散均匀。在混凝土基体材料中呈各向异性,呈现出良好的密闭空间网状结构。     

玄武岩纤维混凝土与钢筋粘结锚固性能试验与分析

为了研究玄武岩纤维混凝土(BFRC)与钢筋粘结锚固性能,对18个中心拔出试件和9个梁式试件进行加载试验,获得各级荷载下加载端、自由端滑移量及钢筋应变,得到了粘结应力-滑移曲线和粘结应力沿锚固长度的曲线分布。试验结果表明:随着玄武岩纤维的掺入,钢筋与混凝土粘结锚固性能未表现出有利影响,极限粘结强度有所降低;掺入长度为25mm纤维的混凝土与钢筋的极限粘结强度优于掺入长度为15mm纤维的混凝土与钢筋的极限粘结强度;混凝土强度的提高有利于改善玄武岩纤维混凝土与钢筋粘结锚固性能,混凝土相对保护层厚度对粘结锚固性能影响不大;锚固钢筋的应变曲线整体呈下凹形,沿锚固长度逐渐递减;粘结应力沿锚固长度呈多峰曲线;基于试验数据建立的玄武岩纤维混凝土与钢筋粘结应力-滑移本构关系可以为玄武岩纤维混凝土的理论与工程设计提供参考依据。     

短切玄武岩纤维加筋膨胀土的试验研究

玄武岩纤维是一种新型的纯天然绿色纤维。本文将分散的玄武岩纤维丝掺入膨胀土中,研究玄武岩纤维加筋膨胀土的强度与变形特性。试验中,按纤维含量与干土质量比分别为0.0%,0.2%,0.4%和0.6%的比例配制试样。通过室内试验,研究表明:纤维的增加可抑制膨胀土的胀缩性;增加纤维含量,土的无侧限抗压强度和抗剪强度均有所增大,当纤维含量超过最优加筋量0.4%时,加筋膨胀土的无侧限抗压强度和抗剪强度反而会降低。因此,通过掺加玄武岩纤维增强材料,可以获得强度和韧性更高的纤维膨胀土,为膨胀土性质的改良提供一种可借鉴的方法。     

纤维混凝土梁受弯试验及开裂弯矩计算公式

通过受弯试验测得添加玄武岩纤维、聚丙烯纤维、混杂纤维和硅灰的不同混凝土梁开裂弯矩,利用开裂弯矩试验值及材性试验值推算出各混凝土梁的塑性变形发展程度系数k值,并绘出受拉区混凝土开裂时的应力分布;然后根据k值计算得到各混凝土梁的截面抵抗矩塑性影响系数,并推导出玄武岩纤维及聚丙烯纤维混凝土梁的开裂弯矩计算公式.结果表明:各混凝土梁均满足平截面假定,添加纤维可以提高普通混凝土梁及掺硅灰混凝土梁的开裂弯矩;相同体积分数下,玄武岩纤维对混凝土梁开裂弯矩的提升效果优于聚丙烯纤维;推算得到的k值为纤维混凝梁开裂弯矩的理论推导提供了参考,同时可作为评价纤维混凝土梁开裂时受拉区混凝土塑性变形能力的指标;混凝土梁的开裂弯矩受劈拉强度和塑性变形能力的共同影响;所提出的玄武岩纤维及聚丙烯纤维混凝土梁开裂弯矩计算公式可以作为二者开裂弯矩计算时的参考.     

玄武岩纤维混凝土梁裂缝和变形试验研究

为研究玄武岩纤维的掺入对钢筋混凝土梁裂缝和变形的影响,以玄武岩纤维体积掺率和纤维长度为变化参数,设计制作5根试验梁,通过静载试验获得了玄武岩纤维混凝土梁在受力过程中的裂缝分布、裂缝宽度和跨中挠度等试验数据,并与普通混凝土梁进行对比。基于试验数据分析结果提出了玄武岩纤维混凝土梁最大裂缝宽度和短期刚度计算方法。结果表明:玄武岩纤维的掺入可有效阻止钢筋混凝土梁裂缝的开展并提高梁构件的延性。     

玄武岩纤维对混凝土耐久性影响研究

为了提高混凝土耐久性,采用外掺玄武岩纤维的方法制备纤维混凝土试件,研究了玄武岩纤维长度及掺量对混凝土耐久性的影响规律。结果表明:玄武岩纤维可改善混凝土抗渗性能,且纤维掺量比纤锥长度对混凝土抗渗性能影响明显。     

玄武岩纤维混凝土隧道衬砌承载特性模型试验研究

玄武岩纤维是一种环保高性能的无机材料。玄武岩纤维混凝土所具有的增强、增韧、阻裂等性能,对于控制软弱围岩隧道的变形具有重要的力学优势。通过钢筋混凝土和玄武岩纤维混凝土衬砌力学行为室内模型试验,对玄武岩纤维混凝土衬砌的承载特性进行研究。研究结果表明:相比钢筋混凝土,玄武岩纤维混凝土衬砌的初裂荷载提高了20%;掺入玄武岩纤维后衬砌结构的韧性增强,衬砌初裂后仍可承担较大的弯矩和变形。衬砌初裂前,钢筋混凝土和玄武岩纤维混凝土衬砌支护特性曲线基本成线形变化;衬砌初裂后,钢筋混凝土衬砌支护特性曲线在缓慢上升后,快速趋于收敛;玄武岩纤维混凝土衬砌承载特性曲线缓慢上升,至2倍初裂荷载时仍无收敛迹象。因此,玄武岩纤维混凝土能较好地满足软弱围岩隧道尽早封闭岩面、尽快提供支护力并具有一定变形能力的要求。研究成果对于软岩大变形隧道的变形控制具有重要的意义。     

冻融循环作用后玄武岩纤维混凝土的断裂性能

在带切口梁的三点弯曲试验中,采用数字图像相关(DIC)技术观测玄武岩纤维混凝土(BFRC)试件的全场变形,基于DIC技术的水平应变云图和水平位移云图确定试件的起裂荷载和裂缝开口位移,并研究冻融循环次数和玄武岩纤维掺量对BFRC试件断裂能、延性指数和等效断裂韧度的影响.结果表明:玄武岩纤维的掺入能够提高BFRC试件在冻融条件下的断裂能,但提高程度不如冻融损伤带来的下降程度大;BFRC试件的延性指数随玄武岩纤维掺量的增加呈现先增大后减小的趋势,而随冻融循环次数的增加呈现上升趋势;冻融损伤主要降低了BFRC试件在微变形阶段和小变形阶段的等效断裂韧度,在中变形阶段的降低程度有限,在大变形阶段降低程度已不显著,而玄武岩纤维的增韧作用在混凝土变形的各个阶段都比较显著,且增韧程度为微变形阶段最小,小变形阶段较低,中变形阶段较高,大变形阶段最高.     

单面冻融下玄武岩纤维混凝土抗冻性能研究

通过玄武岩纤维混凝土单面冻融试验,分析了不同冻融次数、冻融介质(水、盐、飞机除冰液)和纤维掺量下混凝土的质量损失、动弹性模量及抗压强度,研究了玄武岩纤维混凝土的单面抗冻性及其损伤规律。试验结果表明:随着冻融次数的增加,3种冻融介质下玄武岩纤维混凝土的相对动弹性模量、抗压强度均减小,而质量损失出现相反情况。3种冻融介质对混凝土的损伤程度最严重为盐溶液,其次分别为水溶液、飞机除冰液。对于水冻与盐冻,混凝土掺入玄武岩纤维能够提升其抗冻性。通过拟合发现,二次多项式模型的拟合精度高于指数型模型,说明二次多项式模型更能准确表征单面冻融下玄武岩纤维混凝土的损伤程度。     

稻壳灰与混杂纤维对超高性能混凝土的影响作用研究

超高性能混凝土(UHPC)具有优异的力学性能、耐久性且能减轻结构自重、降低材料使用量,具有广阔的应用前景.但UHPC中大量采用超细硅灰与钢纤维等材料,成本较高.对此,拟采用稻壳灰取代一定量硅灰,选用聚丙烯纤维、玄武岩纤维与钢纤维混杂,通过测试UHPC的流动度、静动态力学性能、收缩变形与氯离子扩散系数,研究稻壳灰与混杂纤...     

玄武岩纤维与碳纤维片材加固混凝土结构比较研究

玄武岩纤维是国内最近几年刚研究开发出的一种新型纤维材料,其良好的力学性能、较好的稳定性和较低的价格使其在土木工程中的应用前景广阔.但针对玄武岩纤维在土木工程中应用的相关研究还极少.本文通过对比玄武岩和碳纤维片材抗弯及抗震加固混凝土结构的试验研究,分析了两种材料在土木工程中应用的优缺点,有助于玄武岩纤维在实际工程中的推广应用.