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。     

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。     

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.     

平纹机织玄武岩纤维/环氧树脂复合材料冲击拉伸行为

以常规机织工艺生产织物增强体,以真空辅助树脂转移模塑法(VARTM)制备成型复合材料,研究单层平纹玄武岩长丝增强环氧树脂复合材料在准静态和高应变率加载下的拉伸性能。准静态和高应变率拉伸试验分别在MTS-810.23试验仪和分离式霍普金森拉杆(SHTB)测试系统上完成。试验结果表明该材料的力学性能具有应变率依赖性:随着应变速率的增加,拉伸模量和拉伸强度单调增加,失效应变单调减小,弹性能先增加后减小。材料的失效破坏特征也呈现明显的应变率效应:准静态拉伸时,材料断口整齐,树脂的破碎少,几乎没有纤维的抽拔和经纬向纤维束间的滑移;高应变率拉伸时,材料断口参差错乱,树脂完全破碎,纤维束抽拔严重、相互崩裂和滑移,织物增强体结构的整体性破坏严重。     

玄武岩纤维掺量对硅酸盐混凝土力学性能影响

为研究玄武岩纤维不同体积掺量(0.0%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%)对于混凝土力学性能的影响,通过一系列室内试验分析了玄武岩纤维用量对于不同龄期(3、7、28 d)的混凝土抗压强度、抗折强度和劈裂抗拉强度及早期抗裂性能的影响,试验结果表明,玄武岩纤维对于抗压强度作用效果不佳,但可以一定程度地提高混凝土的抗折强度和劈裂抗拉强度,并能够明显改善混凝土的早期抗裂性能,提高混凝土的密实性,改善其内部结构特征,阻止或抑制裂纹的产生和发展,其用量建议为0.3%,为玄武岩纤维在水泥混凝土路面中的推广应用提供了理论依据。     

玄武岩纤维混凝土力学性能的试验研究

玄武岩纤维在混凝土中的应用已成为国内外研究的热点,通过玄武岩纤维混凝土的抗压、抗折、抗弯冲击韧性试验,研究了玄武岩纤维掺量对混凝土力学性能的影响,得出了玄武岩纤维的最佳掺量范围.研究结果表明,混凝土中掺入玄武岩纤维后,其强度及抗弯冲击性能均会得到一定程度的改善.     

玄武岩纤维对混凝土抗压和劈裂抗拉强度的影响

传统混凝土因抗拉强度弱、延性差等缺陷逐渐难以满足现代化大型工程建设需求,而在性能改良方面,将纤维作为增强体掺入混凝土实现改性是常见途径,其中玄武岩纤维又以加工性强、成本较低以及综合性能优良等特点得到了越来越多的关注。以短切玄武岩纤维混凝土为研究对象,在简要阐述纤维增强机制的基础上,进一步探究了短切玄武岩纤维体积分数与混凝土7 d和28 d抗压强度和劈裂抗拉强度之间的关系,并对试验结果进行了分析解释,有助于指导玄武岩纤维混凝土的应用与发展。     

玄武岩纤维增强水泥砂浆的拉破坏试验研究

为了研究玄武岩纤维(BF)增强水泥砂浆在拉应力作用下的变形破坏过程,利用巴西劈裂试验和数字散斑相关方法,研究了BF增强水泥砂浆在拉破坏过程中变形场的演化.结果表明:(1)BF含量相同时,试件的抗拉强度随养护时间的增加先增加后减小;(2)养护时间相同时,抗拉强度随玄武岩含量的增加先增加后减小;(3)当拉应力较小时,试件内部存在局部小变形区;拉应力增加,局部小变形区面积增加,相邻的局部变形区相互合并,形成更大的局部变形区;局部大变形区相互合并形成应变局部化带;最终应变局部化带发展成宏观裂纹;(4)相同养护时间,BF含量小于0.1％时,BF含量增加,应变局部化带的形成位置逐渐向峰值载荷移动;(5)BF提高了水泥砂浆颗粒间的连接强度,使抗拉强度提高;试件破坏时,硅酸盐化合物先破坏,BF后破坏.     

玄武岩纤维增强混凝土力学性能的研究

本文研究了单掺玄武岩纤维及玄武岩纤维与粉煤灰复合对混凝土力学性能的影响.结果表明,掺0.05％～0.15％的玄武岩纤维对混凝土抗压强度的改善不明显,但可以明显提高混凝土的抗折和劈裂抗拉强度;当玄武岩纤维掺量为0.10％时,与基准混凝土相比,混凝土的28 d拉压比提高了27.2％,且当纤维掺量为0.15％时,混凝土28 d折压比提高13.5％,即玄武岩纤维掺入到混凝土中能降低混凝土的脆性,提高其韧性和抗裂性;同时,当适量的玄武岩纤维和粉煤灰复合,能进一步提高玄武岩纤维混凝土的力学性能.     

高性能纤维混凝土轴拉性能简易评价模型

为了简化混凝土的轴拉力学性能分析过程,首先采用混杂纤维技术制备出了具有优异变形性能的高性能纤维混凝土,然后以四点弯曲试验为基础,结合理论分析和数值计算分析,建立了高性能纤维混凝土的轴拉性能简易评价模型,并采用实测结果对其准确性进行了检验.结果表明,所制备的混杂纤维混凝土在弯拉测试过程中试件的跨中底部和轴拉测试过程中试件的中部均出现了多缝开裂的现象;硅灰的掺入导致强度和变形性能均提高,而当纤维掺量过大时,弯拉强度虽有明显提高,但是其变形能力和抗拉强度基本保持不变;虽然极限拉应变的预估偏差要大于极限抗拉强度的预估偏差,但总体来讲二者与实测值都较接近,预估模型不仅具有较高的准确性,而且大大简化了评价过程.     

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.     

玄武岩复合材料筋增强ECC受拉性能及裂缝控制机理

工程水泥基复合材料(ECC)因其高韧性和多缝开裂特性成为研究热点,纤维复合材料(FRP)因具有抗拉强度高、密度小、耐腐蚀性好等优点而受到广泛关注。为研究玄武岩复合材料(BFRP)筋增强ECC(BFRP-ECC)的受拉性能以及筋材对基体的裂缝控制机理,考虑了基体类别和配筋率等因素,对ECC狗骨试件、BFRP-ECC和BFRP-砂浆薄板试件进行了单轴拉伸试验,同时借助数字图像相关法(DIC)技术获得了试件受拉过程中的全场应变和开裂状态,基于Richard的弹塑性应力应变公式提出了BFRP-ECC单轴受拉应力应变本构模型。结果表明：BFRP-ECC的极限拉应力随配筋率的增加而增大;ECC基体对复合材料的受拉性能增强效果优于砂浆基体,同时以ECC为基体的复合材料在裂缝间距和宽度控制上都明显优于以砂浆为基体的复合材料;BFRP筋能增加BFRP-ECC裂缝处的桥连应力,减小裂缝间距和宽度,增加裂缝数量。本文建立的BFRP-ECC单轴受拉应力应变本构模型与试验数据吻合良好,较好地反映了BFRP-ECC受拉应力应变关系。     

玄武岩纤维/聚丙烯热塑板拉伸性能的研究

为了研究硅烷偶联剂处理和玄武岩纤维的排列方向对玄武岩纤维/聚丙烯热塑板的拉伸性能的影响,试验采用质量分数为0.75%的KH-550偶联剂对玄武岩纤维进行处理,再将玄武岩纤维和聚丙烯进行混合开松、梳理成网,采用模压成型工艺制备了A(玄武岩纤维经偶联剂处理)和B(玄武岩纤维未经偶联剂处理)两种热塑板,使用Instron3369型万能强力机测试其拉伸性能。结论:KH-550偶联剂改性处理对热塑板的拉伸性能改善明显,与B板相比,A板的横向强度和模量分别提高了91.4%和33.5%,纵向强度和模量分别提高了40.2%和29.5%;A、B两种板材的纵向拉伸性能指标明显优于横向拉伸性能,A板的纵向强度和模量分别是横向的1.7和1.5倍,B板的纵向强度和模量分别为横向的2.3和1.5倍。     

拉伸强度与弯曲强度的关系及弯曲强度尺寸效应

本文研究了材料的破坏发生区、拉伸强度与弯曲强度的关系及弯曲强度的尺寸效应。拉伸及弯曲强度的关系为σ_t=σ_b(1-△/h),弯曲强度尺寸效应表现为σ_(bo)/σ_b=(1-△/h)/(1-△/h_0)。本文研究为精确测试材料拉伸强度提供了简便的方法,同时提供了破坏发生区的测试方法。