玄武岩纤维对橡胶混凝土抗渗性的试验研究

文章利用评价混凝土抗渗性的电通量法,从玄武岩纤维对橡胶混凝土抗渗性影响的纤维掺量和纤维长度两个方面进行了试验研究,分析了纤维掺量和纤维长度对橡胶混凝土抗渗性影响的机理,研究了玄武岩纤维对橡胶混凝土影响的规律。研究结果表明:(1)在原生混凝土的基础上,加入橡胶粉可以大大提高混凝土的抗渗性。(2)对于橡胶混凝土,增加玄武岩纤维的掺量,其混凝土的抗渗性先增强后减弱。(3)对于橡胶混凝土,增加玄武岩纤维的长度,其混凝土的抗渗性先增强后减弱。(4)对于原生混凝土,掺入纤维和增加掺入纤维的长度都能大大提高混凝土的抗渗性,但是掺入纤维的方式,比增加掺入纤维长度的方式,效果更佳明显。     

玄武岩纤维钢筋混凝土梁弯曲性能试验研究

通过玄武岩纤维钢筋混凝土梁四点弯曲试验,分析其破坏形态和破坏机理.通过四点对称加载方式研究不同玄武岩纤维掺量下梁的承载力、挠度、韧性、混凝土应变、钢筋应变等变化规律.试验结果表明:玄武岩纤维掺入对钢筋混凝土梁的开裂荷载和极限荷载都有一定的提高,开裂荷载最大提高幅度为32％,极限荷载最大提高幅度为6.5％.与普通钢筋混凝土梁相比玄武岩纤维钢筋混凝土梁的挠度、韧性均有所提高.玄武岩纤维对梁的受压区混凝土具有阻止裂缝扩展的能力,当梁上部受压区混凝土被压碎时,混凝土碎块会在纤维的桥接作用下不剥落,梁仍保持较好的整体性.     

玄武岩纤维掺量对混凝土耐硫酸盐腐蚀性和抗渗性的影响

通过测试玄武岩纤维混凝土受硫酸盐侵蚀后的抗压、抗拉强度腐蚀系数、质量变化率和体积膨胀率,研究不同掺量玄武岩纤维对混凝土耐硫酸盐侵蚀性影响.同时,对不同掺量玄武岩纤维混凝土的抗渗性和孔结构进行了研究.结果表明,掺入0.1%～0.5%的玄武岩纤维后,能使混凝土中的总孔体积减少,有害、多害孔减少,孔结构得到改善,混凝土的抗硫酸盐侵蚀能力和抗渗性都有不同程度的提高,且当玄武岩纤维掺量为0.3%时,混凝土耐硫酸盐腐蚀性能和抗渗性最好.     

玄武岩纤维掺量对混凝土性能的影响及增强机理

以玄武岩纤维体积掺量(0、0.1%、0.2%、0.3%)为试验参数,开展玄武岩纤维掺量对混凝土基本性能的研究工作。试验结果表明:玄武岩纤维满足制备纤维混凝土的基本要求;抗压性能随掺量的增加呈现先增加后减小的趋势,抗折性能随掺量的增加而增强,建议玄武岩纤维体积掺量范围为0.1%～0.2%;玄武岩纤维表面被水泥水化物包裹并且黏结良好,可抑制荷载作用时裂缝的扩展,提高混凝土的韧性。     

外掺玄武岩纤维的混凝土耐久性试验分析

为改善混凝土耐久性，通过外掺玄武岩纤维的方法制备玄武岩纤维混凝土试件，从长度及质量分数角度出发，分析了玄武岩纤维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，纤维质量分数0.05%、长度18 mm时取得最佳改善效果，相较未掺纤维的混凝土，渗水高度下降幅度达42%；纤维质量分数为0.10%时达到最小的收缩率值；玄武岩纤维可显著改善混凝土早龄期抗裂性，与未掺纤维混凝土相比，纤维质量分数0.10%时的混凝土裂缝平均宽度降低60%，裂缝总长度降低43%。     

玄武岩纤维混凝土早期裂缝试验研究

为了研究玄武岩纤维混凝土早期开裂性能,对不同长度纤维和不同体积掺量的玄武岩纤维混凝土进行试验,结果显示:玄武岩纤维混凝土相对于普通混凝土裂缝降低明显,玄武岩纤维混凝土早期收缩裂缝随纤维长度增加先减小后缓慢增加,最佳阻裂纤维长度为18 mm,早期收缩可见裂缝随纤维体积掺量的增加而减小,当体积掺量到0.2%时可见裂缝基本消失.随着混凝土强度提高纤维混凝土的抗裂指标逐渐降低,裂缝更加短小.     

玄武岩纤维对混凝土的性能影响

在混凝土中掺加玄武岩纤维,对养护7d、28d混凝土试件进行抗压强度试验、核磁共振试验及抗渗性试验研究玄武岩纤维混凝土的性能变化,分析其孔隙结构对抗压强度、抗渗性的影响。得出结论:玄武岩纤维的掺加使混凝土的抗压强度及抗渗性增强,孔隙率降低;纤维增强混凝土抗压强度效果随养护龄期增加而增加;养护28d纤维混凝土掺加0.2%时,纤维混凝土的抗压强度达到最大值,此时孔隙率也最小;纤维混凝土的抗压强度与孔隙率呈较好的负线性相关关系。     

玄武岩纤维风积沙混凝土力学性能研究

为研究玄武岩纤维对风积沙混凝土力学性能的影响,试验选定风积沙掺量20％,玄武岩纤维掺量为0.0 kg/m3、1.0 kg/m3、1.5 kg/m3、2.0 kg/m3、2.5 kg/m3的情况下配制混凝土.研究玄武岩纤维风积沙混凝土抗压、劈裂抗拉以及抗折强度的变化规律,最后通过电镜扫描(SEM)分析玄武岩纤维的作用机理.结果 表明:纤维掺量在1.5 kg/m3以内,随着玄武岩纤维掺量的增加,玄武岩纤维风积沙混凝土抗压、劈裂抗拉及抗折强度均增加,当掺量超过1.5 kg/m3时,混凝土抗压、劈裂抗拉以及抗折强度开始下降.玄武岩纤维在风积沙混凝土中最佳掺量为1.5 kg/m3.玄武岩纤维对风积沙混凝土28 d抗压强度的提高更为显著,最大提高17％.相对于抗压强度而言,玄武岩纤维对风积沙混凝土劈裂抗拉强度的影响更大,抗拉强度最大提高26％.对抗折强度的影响呈现出玄武岩纤维早期(7 d)发挥重要作用,最大提高38％.微观结果表明:玄武岩纤维可以传输荷载,让应力分布更加均匀,抑制裂缝生成、发展,改变裂缝的走向.适量玄武岩纤维掺入可以提高风积沙混凝土的力学性能.     

纤维素-玄武岩混杂纤维喷射混凝土力学性能及能量演化

为研究纤维素纤维和玄武岩纤维掺量对喷射混凝土力学性能的影响,对不同纤维掺量下的喷射混凝土开展工作性能和力学性能试验,根据能量演化曲线对比分析喷射混凝土不同阶段的能量变化,并结合宏观试验和SEM分析纤维对喷射混凝土的增韧阻裂机理。结果表明：掺入纤维素纤维和玄武岩纤维会导致喷射混凝土坍落度降低,喷射混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度随两种纤维掺量增加呈先升高后降低的趋势;在荷载作用下,喷射混凝土能量演化曲线大致经历四个阶段,分别为初始损伤阶段、线弹性阶段、突变损伤阶段和破坏阶段,掺入适量纤维素纤维和玄武岩纤维增强了喷射混凝土的阻裂耗能能力;掺入纤维素纤维后,喷射混凝土界面过渡区水化产物颗粒分布更加均匀,界面结构更加平整致密;纤维与基体间的摩擦为裂缝拓展提供了所需要消耗的能量,增强了喷射混凝土的延性与抗裂性。     

城市地下隧道玄武岩纤维增强泡沫混凝土的性能试验研究

利用室内试验方法制备了玄武岩纤维增强泡沫混凝土,测试了其在不同玄武岩纤维和微硅粉掺量下的干缩率、立方体抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度等性能,并分析了它们的变化规律.结果表明:纤维泡沫混凝土干缩率随着玄武岩纤维以及微硅粉掺量的增大而增大;泡沫混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度以及抗折强度均随着玄武岩纤维以及微硅粉掺量的增大呈现了先增大后减小的变化规律;玄武岩纤维增强泡沫混凝土的最大抗压强度、劈裂抗拉强度以及抗折强度与素泡沫混凝土相比分别提高51.1％、50％、66.3％.     

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.     

玄武岩纤维混凝土应力应变关系及孔结构分析

为了探究纤维掺量对玄武岩纤维混凝土宏、微观性能的影响规律,采用数字图像相关方法与微观气孔结构分析仪对不同纤维掺量的混凝土试件进行试验研究,通过数据回归建立了纤维掺量与平均峰值应力之间关系,给出了玄武岩纤维混凝土单轴受压应力-应变曲线上升段表达式;结合微观孔结构,建立了平均峰值应力与含气量、平均气泡弦长、气孔间距、比表面积相关公式,同时采用分形维数定量描述微观孔结构与玄武岩纤维混凝土抗压强度、弹性模量的关系.结果表明:玄武岩纤维的加入能够提高混凝土平均峰值应力和峰值应变,对试件应力-应变关系曲线上升段改变不明显;玄武岩纤维的加入能够减少混凝土内部缺陷,降低混凝土含气量、减小平均气泡弦长,使混凝土内部孔结构得到优化,孔隙分布较为均匀,抗压强度提高,割线模量有所下降.     

Compressive fatigue damage and failure mechanism of fiber reinforced cementitious material with high ductility

The fiber reinforced cementitious material with high ductility has potential use in particular environments and structures that undergo repeated or fatigue loads. In this study, a series of monotonic and fatigue tests were performed to investigate the compressive fatigue behavior of this material. It is found that the fatigue life of this material is higher than that of plain concrete and steel fiber reinforced concrete under the same stress level. In addition, the failure deformation of fiber reinforced cementitious material with high ductility under fatigue load was larger than the monotonic envelope, while the envelope coincides with the monotonic loading curve for concrete or fiber reinforced concrete. The failure surface and damage process were investigated and a new failure mode of polyvinyl alcohol fiber with crushed end was discovered. The fatigue failure surface could be divided into three regions, including fatigue source region, transition region and crack extension region.     

玄武岩纤维增强复合材料板簧设计与制备

以某轻型货车用板簧为研究对象,以玄武岩纤维增强环氧树脂基复合材料代替弹簧钢减轻车辆板簧质量为目的,通过材料优化设计、结构优化设计,确定了复合材料设计方案,利用ANSYS仿真设计软件对复合材料板簧进行了力学性能分析,采用树脂传递模塑(RTM)制备工艺制备了玄武岩增强复合材料板簧。结果表明,优化后的玄武岩纤维增强复合材料板簧静态强度、动态疲劳寿命能够满足设计和使用要求,通过了静载和台架疲劳试验,且质量相对于弹簧钢板簧减重55%。     

玄武岩纤维改善再生混凝土抗氯离子渗透性能研究

为研究玄武岩纤维对再生混凝土抗氯离子渗透性能的影响,本文对4种玄武岩纤维体积掺量(0%、0.2%、0.4%、0.6%)下5个粗骨料质量替代率(20%、40%、50%、60%、80%)的再生混凝土及1组普通混凝土进行了电通量试验,并利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和压汞法(MIP)从水泥水化和孔结构的角度探究了玄武岩纤维对再生混凝土抗氯离子渗透性能影响的微观机理。结果表明,玄武岩纤维显著提高了再生混凝土抗氯离子渗透性能,其中玄武岩纤维掺量为0.2%,粗骨料质量替代率为50%时改善效果最好且优于普通混凝土。基于FTIR发现玄武岩纤维是通过改变再生混凝土水化产物C-S-H的聚合度和CaCO₃的生成而改善其抗氯离子渗透性能。通过MIP得出最优组合掺量下,再生混凝土的孔径分布得到优化,孔隙率最小,进而提高了其抗氯离子渗透性能。     

新型玄武岩FRP布加固混凝土结构性能试验

为研究新型玄武岩纤维增强复合材料(FRP)布加固混凝土圆柱结构性能,制作了12根试件并进行轴心受压试验,通过改变不同粘贴层数,分析了混凝土柱承载力、延性的变化,以及玄武岩FRP布约束混凝土作用机理。结果表明,粘贴玄武岩FRP布加固结构,可以有效改善结构的力学性能,提高混凝土极限强度和极限应变,提高加固墩柱的承载能力;随着玄武岩FRP布层数增加,混凝土的延性得到较大改善,外贴1~3层玄武岩FRP布加固时,混凝土柱的延性提高幅度约为30.9%~80.7%;玄武岩FRP布约束力主要是在混凝土受压后达到屈服应力时产生;采用玄武岩FRP布进行结构加固,并不是粘贴层数越多加固效果越好。     

钢纤维对钢筋混凝土梁弯曲韧性与疲劳损伤的影响

通过钢筋混凝土梁弯曲静载和等幅疲劳试验,研究了钢纤维对钢筋混凝土梁挠度、弯曲韧度、刚度以及刚度损伤累积的影响.结果表明:在弯曲静载试验中,梁的挠度随着钢纤维体积率的增加而逐渐减小,弯曲韧度逐渐增大;在疲劳试验中,各梁挠度增长和刚度损伤累积随着荷载循环次数增加均呈现三阶段变化规律,说明钢纤维掺入不会改变钢筋混凝土梁疲劳损伤发展规律,但会改变梁挠度和刚度的大小,随着纤维掺量增加,梁的挠度逐渐减小,刚度逐渐增加,抵抗变形能力增强.     

低温(3℃)养护条件下不同水胶比对引气混凝土孔结构参数及抗渗性的影响

针对西部寒冷以及盐渍土地区的灌注桩混凝土,主要研究了低温(3 ℃)养护环境下不同水胶比对引气混凝土孔结构参数以及抗渗性能的影响.试验结果表明:随着水胶比的增大,引气混凝土的孔隙率与气泡间距系数都呈现增大的趋势,低温养护条件下孔隙率与气泡间距系数大于标准养护条件下;低温养护条件下混凝土主要孔径分布范围明显大于标准养护条件;低温养护条件下混凝土抗渗性能小于标准养护条件下混凝土,随着水胶比的增大,抗氯离子渗透性能下降,水胶比越大,抗渗性能下降越快;混凝土电通量和氯离子迁移系数与混凝土孔结构参数(孔隙率、气泡间距系数、孔径分布)呈现高度正负相关.