桥梁工程用混杂纤维混凝土力学性能研究

为了改善桥梁工程施工用混凝土的力学性能,并降低混凝土的综合使用成本,提出了以聚乙烯醇纤维和钢纤维作为混杂纤维掺入混凝土的思路,并考察了单一纤维和混杂纤维对混凝土抗压强度、抗折强度和抗拉强度的影响。试验结果表明,单一聚乙烯醇纤维或者钢纤维的掺入均能有效提高混凝土试件的力学性能,并且随着纤维掺量的不断增大,抗压强度和抗折强度均先升高后降低,存在一个最佳的纤维掺量使抗压强度和抗折强度达到最大,而抗拉强度则逐渐升高。当钢纤维的质量分数为1.0%时,改变聚乙烯醇纤维的掺量,混凝土试件的力学性能会发生变化,当聚乙烯醇纤维的质量分数同样达到1.0%时,混杂纤维对混凝土抗压强度、抗折强度和抗拉强度的提升效果较好。研究结果表明,混杂纤维的掺入能够有效改善桥梁工程用混凝土的力学性能,建议在施工过程中不断优化混杂纤维的掺量。     

超细钢-聚丙烯混杂纤维混凝土力学性能研究

为研究超细钢-聚丙烯纤维对混凝土力学性能的影响,进行了9组超细钢-聚丙烯混杂纤维混凝土试件的立方体抗压强度和劈裂强度试验,分析了超细钢纤维、聚丙烯纤维体积掺量对混凝土力学性能的影响。结果表明:混杂纤维的掺入使混凝土的立方体抗压强度、劈裂强度及拉压比均有提高,混杂纤维混凝土破坏产生明显延性特征;超细钢纤维体积掺量对混凝土力学性能的影响最大,混凝土强度及拉压比随超细钢纤维掺量增加而增大;聚丙烯纤维体积掺量增加对混凝土力学性能的影响并非线性提高,混掺0.1%聚丙烯纤维和1.5%超细钢纤维的混凝土获得最佳力学性能,抗压强度提高19.42%,劈裂抗拉强度提高56.78%,拉压比提高30.16%。     

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％.     

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％.     

混杂纤维混凝土力学性能研究

纤维以其塑性变形小、强度高、韧性大等优点在混凝土中得到越来越广泛的应用,但由于不同纤维的尺度与性能不同,导致其对混凝土的力学性能影响结果不同,因此本文分别对单掺、双掺仿钢纤维和聚丙烯纤维混凝土、钢纤维混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度进行了试验研究,并将其与普通混凝土的力学性能进行比较。结果表明,纤维混凝土较普通混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度都有明显提高,且混杂纤维较单一纤维混凝土的强度提高更为明显,混杂纤维混凝土的强度与钢纤维混凝土强度相差不大,并以成本低、分散性好、不易锈蚀等优点可以取代钢纤维在某些工程中的应用。     

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。     

超高性能混凝土的制备

采用超低水胶比和高强度水泥常温养护制备超高性能混凝土,以水胶比、钢纤维的体积掺量为变化参数分析了其对超高性能混凝土抗压强度、抗折强度及拉伸性能的影响.研究结果表明:在最大密实度的情况下,混凝土的抗压强度随水胶比的增大而降低.本文钢纤维体积掺量2％,水胶比在0.12～0.22范围内,28d抗压强度随水胶比的增大先升高后降低,水胶比为0.18时,UHPC的抗压强度最大,达152.8 MPa;钢纤维体积掺量在1.7％ ～2.9％时,随掺量的增加,抗压强度、抗折强度均呈增大的趋势,在2.9％ ～3.5％时,抗压强度和抗折强度有下降的趋势,体积掺量为2.9％时,28 d抗压强度和抗折强度达到最大值,分别为153.5 MPa和37.1 MPa.综合经济性、施工性能、力学性能来看,2％为钢纤维最佳体积掺量.在最佳掺量下,拉伸应力达到峰值8.94 MPa时,拉伸应变达0.012％.     

增强型砂加气混凝土材料性能试验研究

在普通砂加气混凝土的基础上，以金尾矿砂为硅质材料，玄武岩纤维和气凝胶为增强材料，制备增强型砂加气混凝土，分析玄武岩纤维掺量、玄武岩纤维长度和气凝胶掺量对增强型砂加气混凝土性能的影响。结果表明：随着玄武岩纤维掺量(0.1%、0.2%、0.3%、0.4%,质量分数)和玄武岩纤维长度(3、6、9、12 mm)的增加，砂加气混凝土的干密度、抗压强度、抗折强度以及导热系数随之增大，玄武岩纤维的最优掺量为0.3%,最优长度为6 mm,此时砂加气混凝土的抗压强度较未掺纤维时提高9.64%,抗折强度较未掺纤维时提高21.42%,力学性能较好，导热系数变化较小；气凝胶的最佳掺量为1.5%,此时导热系数降低10.68%,抗压强度、抗折强度略有降低，但仍满足相关强度要求。     

双掺微硅粉和粉煤灰对钢纤维再生混凝土力学性能的影响

为了研究双掺微硅粉和粉煤灰对钢纤维再生混凝土力学性能的影响,制备了微硅粉和粉煤灰掺量分别为0、3％、6％、9％、12％、15％的36组试件,测试了钢纤维再生混凝土的坍落度、抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度.结果表明:钢纤维再生混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度以及抗折强度均随着粉煤灰以及微硅粉掺量的增大而先增大后减小;钢纤维混凝土在微硅粉掺量小于6％、粉煤灰掺量小于15％时具有较强的工作性能,且当微硅粉掺量为6％、粉煤灰掺量为3％时抗压、抗拉以及抗折强度最优.     

城市轨道交通隧道混杂纤维高性能混凝土耐久性能试验研究

抗侵蚀和抗冻性能对城市轨道交通隧道混凝土的长期使用具有重要的影响。基于此,制备了单掺和复掺钢纤维和玄武岩纤维的高性能混凝土试件,开展了抗压强度测试以及干湿循环和冻融循环后的抗压强度损失率和质量损失率测试,分析了硫酸盐侵蚀和冻融循环后高性能混凝土的耐久性能变化规律,确定了最佳的纤维掺量。结果表明：高性能混凝土的硫酸盐腐蚀质量损失率和抗压强度均随单掺纤维体积率的增大而先减小后增大;混掺玄武岩纤维和钢纤维的高性能混凝土的抗硫酸盐腐蚀能力要优于单掺玄武岩纤维或钢纤维;适量的玄武岩纤维或钢纤维掺入有助于提高高性能混凝土的抗冻能力,纤维总掺量为1.2%,其抗冻性能最佳。     

混杂粗纤维轻骨料混凝土的力学性能及耐久性的试验研究

为了改善轻骨料混凝土的力学性能和耐久性能,在轻骨料混凝土中混合掺加了两种粗纤维,即高模量的钢纤维和低模量的辅特维.本文通过辅特维掺量的改变,研究混杂纤维对轻骨料混凝土抗压强度、抗折强度及抗渗性能和抗碳化性能的影响.结果表明:两种纤维混杂后的轻骨料混凝土的抗压强度明显降低,抗折强度略有降低.在适当掺量条件下,对抗渗性能及抗碳化性能有一定的加强作用.     

基于响应面法的混杂纤维-复合胶凝材料体系优化设计

为克服大掺量复合胶凝材料体系力学性能差的缺点，采用响应面法对混杂纤维复合胶凝材料体系进行优化，以钢纤维掺量、聚丙烯纤维掺量和脱硫石膏掺量为变量因素，以胶砂28 d抗折强度和抗压强度为评价指标，建立预测模型，并进行胶砂及混凝土试验验证。结果表明：当钢纤维体积掺量为0.4%、聚丙烯纤维体积掺量为0.116%和脱硫石膏质量掺量为8%时，复合材料的工作性能和力学性能均达到最优，28 d抗折强度和抗压强度预测值分别可达7.0和37.4 MPa;抗折强度和抗压强度的预测值和试验值相对误差仅为2.86%和1.32%,抗折强度和抗压强度试验值的标准差分别为0.148 8和1.345 9,该响应面法预测模型预测精度高，具有准确性和科学性。本研究印证了复合胶凝材料体系的优化效果，为复合材料多目标优化问题提供新的解决思路和试验依据。     

混合钢纤维活性粉末混凝土力学性能研究

采用两种不同尺寸的钢纤维混合掺入活性粉末混凝土中;通过轴压、劈裂和四点弯曲的力学性能试验,研究混合钢纤维活性粉末混凝土的抗压强度、抗拉强度及抗折强度,得到不同钢纤维组合比例对活性粉末混凝土力学性能的改善作用;采用ASTMC1018提出的韧性指数法来衡量混合钢纤维活性粉末混凝土弯曲韧性.结果表明:同体积纤维掺量下,混合钢纤维活性粉末混凝土的立方体抗压强度、劈裂抗拉强度及弯曲抗折强度均较单掺一种纤维有一定程度的提高;混合掺入钢纤维后活性粉末混凝土韧性改善效果显著,采用0.5％长纤维与1.5％短纤维组合可以达到最佳增韧效果.     

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%。     

聚丙烯纤维对混凝土抗硫酸盐侵蚀能力的影响

以混凝土试件的抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度为评价指标,评价了聚丙烯纤维对混凝土抗硫酸盐干湿循环侵蚀性能的影响。结果表明,随着聚丙烯纤维长度的不断增大,混凝土试件在硫酸盐溶液中干湿循环60次后的抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度值均呈现出先增大后减小的趋势,聚丙烯纤维长度为16mm时,力学性能最好;当纤维的长度相同时,随着纤维掺量的增大,混凝土试件的抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度值均是先增大后减小,纤维的掺量为2kg·m^-3时,其抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度值均可以达到最大。研究结果认为,聚丙烯纤维的掺入能够有效提高混凝土试件的抗硫酸盐侵蚀能力,选择聚丙烯纤维的长度为16mm,掺量为2kg·m^-3,此时,混凝土试件的各项力学性能均可以达到最佳。     

玄武岩纤维陶粒混凝土抗裂性能与热工性能试验研究

抗裂性能和热工性能是陶粒轻骨料混凝土应用于建筑围护墙板的重要性能。为研究陶粒预湿时间与玄武岩纤维体积掺量对玄武岩纤维陶粒混凝土抗裂性能与热工性能的影响，本文开展了玄武岩纤维陶粒混凝土轴心抗压强度、弹性模量及导热系数试验，并以弹强比和导热系数为指标对其抗裂性能和热工性能进行评价。结果表明：陶粒预湿和外掺玄武岩纤维均会增大混凝土的导热系数，但热工性能仍满足公共建筑外墙用陶粒混凝土的规范要求；当玄武岩纤维体积掺量为0.2%、陶粒预湿时间为72 h时，混凝土试件的导热系数为0.100 2 W/(m·K),弹强比为1 109,在满足热工性能要求的同时，其抗裂性能提升幅度最大，提升率为19.5%;基于现有的混凝土弹性模量与轴心抗压强度转换公式模型，提出了适用于玄武岩纤维陶粒混凝土的修正模型，相关系数为0.905 7。     

短切玄武岩纤维对矿渣粉煤灰混凝土力学性能和微观结构的影响

以聚丙烯纤维为参照,研究了不同长度(12 mm、18 mm)和体积掺量(0.50％、0.10％、0.20％和0.30％)的短切玄武岩纤维对矿渣粉煤灰混凝土工作性能、抗压强度、劈裂抗压强度和抗折强度的影响,并采用扫描电镜(SEM)和压汞法(MIP)对纤维混凝土的微观形貌和孔结构进行了分析.结果表明:掺入玄武岩纤维可以显著提高矿渣粉煤灰混凝土的抗折强度和劈裂抗拉强度,但对抗压强度的改善并不明显,且以长度为18 mm的玄武岩纤维,体积掺量为0.20％时,对混凝土的抗压、抗折和劈裂抗拉强度的增强效果最为显著.SEM和MIP分析结果显示:一定掺量范围内,玄武岩纤维与基体界面黏结性能良好,能够有效抑制裂纹扩展,且玄武岩纤维的掺入能够降低混凝土中有害孔的比例,改善孔结构.     

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。     

高强轻质混凝土力学特性试验研究

随着轻质混凝土在工程中需求的不断增大,钢纤维成为提高其力学性能的重要途径。针对钢纤维对轻质混凝土抗压强度及抗折强度的影响,对高强轻质混凝土力学特性分别进行了抗压强度试验及抗折强度试验研究。结果表明,向混凝土材料中添加钢纤维,可明显提高轻质混凝土材料的抗压强度及抗折性能。