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%。     

玄武岩纤维沥青混合料损伤演化规律研究

为了探究不同玄武岩纤维直径(3、7、13μm)沥青混合料的裂缝损伤演化规律,制作了SCB沥青混合料试件,通过同步开展SCB半圆弯拉试验及数字图像散斑(DIC)分析,并对破坏后的试件进行扫描电镜成像,分析玄武岩纤维的掺入及其直径对混合料抗裂性能的影响,结论如下：SCB试验结果表明,掺入直径7μm玄武岩纤维能够提高裂缝发展所需能量36.6%,同时延缓裂缝发展速度122.2%;DIC分析表明,掺入玄武岩纤维能够大幅降低混合料的水平位移与垂直位移,同时降低试件起裂时间3 s以上;断裂指标的计算结果表明,相比未掺加纤维混合料,直径为3、7、13μm纤维试件的平均裂缝扩展速度分别降低21.5%、55.7%、11.1%,断裂韧性分别提高13.1%、28.6%、10.3%;扫描电镜微观形貌表明,掺入纤维后混合料的破坏面裂缝明显减少,玄武岩纤维强度、空间成网性、与沥青的黏附性,是其阻裂能力的来源;直径为7μm的玄武岩纤维的阻裂效果优于直径为3、13μm的。     

钢-剑麻混杂纤维再生混凝土断裂性能研究

为改善再生混凝土(RAC)的断裂性能，通过三点弯曲断裂试验，研究了钢纤维、剑麻纤维及钢-剑麻混杂纤维对RAC试件断裂性能的影响。同时，采用数字图像相关(DIC)技术测得RAC试件的裂缝扩展全过程。结果表明：未掺纤维的RAC试件断裂性能较差，而掺入纤维后的RAC试件断裂性能明显提升；单掺钢纤维时，试件的起裂韧度与纤维掺量无关；单掺剑麻纤维时，最佳体积掺量为0.15%,其试件的起裂荷载较未掺纤维RAC试件提高了67%。单掺纤维和混掺纤维均可提高失稳韧度和断裂能，但混掺纤维效果更佳。当体积掺量为1.0%的钢纤维和体积掺量为0.30%的剑麻纤维混杂时，其起裂韧度、失稳韧度和断裂能较未掺纤维的RAC试件分别提高了83.92%、575.86%和1 244.05%。     

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.     

干掺纤维再生透水混凝土强度、透水性和耐磨性研究

为提高透水再生混凝土工程性能,对比研究了干掺玄武岩纤维和聚丙烯纤维对再生透水混凝土强度特性、透水性及耐磨性影响规律。研究结果表明：再生透水混凝土掺入纤维后抗拉强度提高,聚丙烯纤维再生混凝土抗压强度呈降低趋势变化,玄武岩纤维掺量0.3%时,再生透水混凝土抗压强度取得最大值,较未掺纤维再生透水混凝土抗压强度提高9.7%;纤维掺量超过0.43%时,掺聚丙烯纤维较玄武岩纤维再生透水混凝土抗拉性能要优;纤维掺量对再生混凝土孔隙率和透水系数影响较小,且满足CJJ/T 135-2009中透水混凝土设计要求;再生混凝土掺入纤维后的质量磨耗率减小,在玄武岩纤维掺量0.5%时,再生混凝土质量磨耗率取得最小值,较未掺纤维再生混凝土磨耗率降低29.2%;纤维掺量超过0.3%时,掺聚丙烯纤维较玄武岩纤维对再生混凝土耐磨性促进作用提高。建议玄武岩纤维最佳掺量为0.5%,聚丙烯纤维最佳掺量为0.7%。     

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。     

不同纤维透水沥青混合料的路用性能影响分析

选择玻璃纤维和玄武岩纤维2种不同纤维透水沥青混合料进行室内试验,并对比分析了不同纤维掺量对沥青混合料路用性能的影响规律。结果表明,2种纤维均可有效增强透水沥青混合料的路用性能,但纤维掺量不宜过大,其中掺入0.2%玻璃纤维的沥青混合料混合料的高温性能、水稳定性能及透水性能更好,而掺入0.3%玄武岩纤维沥青混合料的低温抗裂性能更好,在实际透水沥青混合料制备中应根据施工需求选择纤维种类及合理掺量。     

基于平板法纤维混凝土早期抗裂性能试验研究

通过平板约束试验研究整体式聚丙烯纤维混凝土、整体式钢纤维混凝土、层布式混杂纤维混凝土、整体式混杂纤维混凝土的早期抗裂性能,并与基准混凝土进行对比研究.结果表明:掺加纤维的混凝土,其早期开裂时间延迟,裂缝条数、最大裂缝宽度、裂缝总长度、单位面积裂缝的数量、总裂缝面积均有不同程度的减小,纤维掺入混凝土中能显著改善混凝土的早期抗裂性能;在纤维掺人的混凝土中,纤维掺入方式不同,混凝土抗裂效果也不同.经对比分析,混杂纤维混凝土的抗裂性能要优于单掺纤维混凝土;层布式混杂纤维混凝土的抗裂效果要好于整体式混杂纤维混凝土.     

玄武岩纤维对传统糯米灰浆性能的影响及机理分析

糯米灰浆的早期强度以及收缩、冻融等性能制约了其在古建筑修复中的应用。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等技术手段探讨了玄武岩纤维掺量及糯米浆浓度的改变对糯米灰浆力学性能的影响及其机理。结果表明:糯米浆的浓度调控了碳酸钙晶体的位置、大小、形貌,对糯米灰浆的早期强度及收缩、耐温、冻融等性能影响较大,糯米浆浓度为6.5%(质量分数)时各项力学性能最佳;玄武岩纤维的空腔结构及细小直径的特点对糯米灰浆的力学性能有较大帮助,28 d抗压、抗折强度分别提高436%、150%,7 d收缩率下降65%,冻融次数明显增加,5%(质量分数)掺量的玄武岩纤维-糯米灰浆综合性能最佳。在实际应用中,掺入一定量的玄武岩纤维来改善糯米灰浆性能是可行的。     

改性聚丙烯纤维砂浆和混凝土的性能试验

试验采用P.P.Kraai提出的砂浆及混凝土干燥收缩裂缝测试方法、混凝土力学性能试验、抗冻等耐久性能试验方法,研究了改性聚丙烯纤维对砂浆和混凝土性能的影响。结果表明,在混凝土中掺入一定量的改性聚丙烯纤维,混凝土的抗压强度略有下降;纤维在混凝土中形成的乱向支撑体系,产生了有效的增强效果,减少了裂缝的产生,提高了混凝土的抗折、抗拉强度,从而改善了混凝土抗裂、抗渗、抗冲击和抗冻等性能。     

纳米粒子和PVA纤维增强水泥基复合材料抗裂性能研究

采用两种纳米粒子(纳米SiO2和纳米CaCO3),通过水泥基复合材料抗裂性能试验,探讨了PVA纤维和纳米粒子单掺和复掺两种情况下PVA纤维用量、纳米材料种类和用量对水泥基复合材料抗裂性能的影响.研究结果表明,在PVA纤维增强水泥基复合材料中掺入纳米SiO2,可以显著提高水泥基复合材料抗裂性能,而且在本文试验纳米粒子掺量范围内,水泥基复合材料抗裂性能随着纳米SiO2掺量的增加不断增强;在纳米SiO2水泥基复合材料中掺入PVA纤维,可以提高水泥基复合材料的抗裂性能,当纤维体积掺量不大于1.2%时,PVA纤维体积掺量较大的纳米水泥基复合材料具有较高的抗裂性能;纳米CaCO3与纳米SiO2均能增强水泥基复合材料的抗裂性能,纳米SiO2的增强效果略优于纳米CaCO3.     

玄武岩纤维及聚丙烯纤维对水泥砂浆性能影响的对比分析

以聚丙烯纤维为对比,研究了不同掺量的玄武岩纤维对水泥砂浆抗压、抗折、抗弯性能的影响,并采用扫描电子显微镜观察纤维在砂浆中的分布状态.结果表明:在最佳掺量下,玄武岩纤维水泥砂浆的各种力学性能优于聚丙烯纤维水泥砂浆并与砂浆具有更好的结合形态,可以取代聚丙烯纤维作为水泥基材料增强体,玄武岩纤维对水泥浆体早期具有显著的增强作用,但降低了水泥砂浆的28d强度;玄武岩纤维对砂浆的抗弯破坏荷载改善不显著,但明显增大了相同荷载下试件的挠度.     

Effect of binding system on the compressive behaviour of refractory mortars

In refractory masonry lining of industrial furnaces the compressibility of mortars is critical for the thermo-mechanical integrity of the structure. Compressive stress–strain behaviour of refractory mortars has been measured during drying at room temperature and in the service temperature range of 300–1400 °C. The results have been explained using fractographic analysis and distinct element method computer modelling. The mortar failure has been shown to occur due to formation of shear bands of micro-cracks. The propagation of cracks preferably follows the shortest path between larger pores and is influenced by grain cohesion and interlocking. Tests with mortars featuring calcium aluminate cement, mono aluminium phosphate, water glass and bentonite clay binders have indicated that besides increasing the cohesion between the grains the binder reduces the internal friction that promotes higher compressibility. It has been found that the mortar with clay has the highest compressibility. The mortar with cement shows the most stable behaviour.     

基于微波加热的热膨胀微球/石蜡/石墨自修复功能材料的制备及其在砂浆中的应用

以热膨胀微球、石蜡和石墨为原料制备了一种快速修复混凝土裂缝的新型微波加热自修复功能材料(MHSFM)。研究了热膨胀微球掺量对MHSFM体积膨胀率的影响,测试了在微波作用下MHSFM和掺加MHSFM砂浆的升温速率,评价了MHSFM掺量对砂浆力学性能、抗渗性能和自修复性能的影响。结果表明,MHSFM的体积膨胀率随着热膨胀微球掺量增加而增大。在微波作用下,砂浆的升温速率随MHSFM掺量的增加而明显加快。MHSFM对砂浆的力学性能和抗渗性能有一定的影响,但会显著增强砂浆的自修复性能,掺加12%(质量分数)MHSFM的砂浆在微波作用下可快速愈合0.53 mm的裂缝。     

硫铝酸盐水泥砂浆界面过渡区的改性

主要研究了硫铝酸盐水泥砂浆-集料间界面过渡区(interfacial transition zone,ITZ)的改性对混凝土性能的影响.细硫铝酸盐水泥颗粒被预先包裹在集料表面以降低ITZ的厚度和连通情况,提高混凝土的抗压强度和抗渗性.通过建立数学模型计算细硫铝酸盐水泥颗粒的质量.利用扫描电镜、压汞仪等分析ITZ的结构组成.结果表明:进行集料预包裹可以降低硫铝酸盐水泥砂浆混凝土的孔隙率,提高混凝土的抗压强度和抗渗性;ITZ中的主要水化产物是水化硫铝酸钙.     

苯丙乳液改性水泥修补砂浆的制备与性能研究

采用复配技术制备苯丙乳液改性水泥修补砂浆,并进行性能研究.探讨了聚合物乳液、偏高岭土、煅烧膨润土等外加剂对该砂浆物理性能的影响.结果表明:苯丙乳液的掺入虽然在一定程度上降低了砂浆的抗压强度,但显著改善了水泥砂浆的和易性和需水量.通过掺加偏高岭土或煅烧膨润土等火山灰活性掺合料可弥补砂浆力学性能的不足.     

玄武岩纤维增强粉煤灰水泥浆体的耐久性及缺陷分析

采用环境扫描电镜和能谱仪表征了玄武岩纤维的耐酸碱腐蚀性能。通过玄武岩纤维的抗弯增强效果和相对动弹性模量的变化情况评定了玄武岩纤维在水泥基体中的耐久性。用XCT（X-ray computed tomography）研究了玄武岩纤维对掺或不掺粉煤灰的水泥浆体内部缺陷的尺寸与分布的影响。结果表明：玄武岩纤维的耐酸腐蚀性能优于耐碱腐蚀性能;粉煤灰的掺入能显著提高玄武岩纤维增强水泥的后期抗折强度提高率和相对动弹性模量增长速率;粉煤灰和玄武岩纤维的掺入均使基体内部总的缺陷体积分数增大,但粉煤灰掺入玄武岩纤维水泥浆体明显降低了尺寸在0.007～0.01mm3内的缺陷数量。