玄武岩纤维再生混凝土高温水冷损伤试验研究

为研究消防喷水灭火对纤维再生混凝土力学特性的影响,以玄武岩纤维(BF)体积掺量和历经最高温度为变化参数,共设计90个玄武岩纤维再生混凝土(BFRC)标准立方体试块,进行高温喷水冷却和抗压强度—声发射(AE)试验,探讨BF体积掺量和历经最高温度对BFRC力学性能的影响。结果表明,当温度升到1 000℃,试块表面脱落,骨料全部露出,试块的完整性遭到严重破坏;试块的剩余抗压强度在温度为200~400℃时下降趋缓,抵抗高温的效果明显;BFRC的高温喷水冷却受压损伤过程可分为初期压密与裂纹萌生阶段、裂纹扩展汇集阶段和峰后破坏阶段,各阶段的声发射振铃累计计数具有明显差异;拟合得到消防喷水灭火后BFRC抗压强度计算公式,可为评估不同BF体积掺量及历经最高温度对BFRC抗压强度的影响提供参考。

圆钢管玄武岩纤维再生混凝土短柱轴压力学性能

为研究圆钢管玄武岩纤维再生混凝土(BFRRC)短柱的轴压力学性能,以再生粗骨料取代率和玄武岩纤维掺量为变化参数,设计并完成了15根圆钢管BFRRC短柱试件的轴压试验。观察了试件的受力全过程及破坏形态,获取了试件的荷载-位移曲线及荷载-应变曲线,分析了变化参数对圆钢管BFRRC短柱轴压性能的影响,建立了可行的组合截面应力-应变全过程曲线方程。研究表明:试件均发生鼓曲破坏,但核心混凝土在钢管约束下处于碎而不散状态;随着再生粗骨料取代率的增大,试件的耗能性能、延性系数逐渐增大,耗能因子、延性系数提升幅度最高可达1.84%和10.36%,承载力逐渐降低,降低幅度最大达5.03%;随着玄武岩纤维掺量的增大,试件的耗能性能、延性系数逐渐增大,增加幅度最高可达2.97%和4.93%,承载力提高幅度不大;不同的玄武岩纤维掺量下,试件实测的荷载-位移曲线饱满,且具有较长的变形流幅,延性较好。

玄武岩纤维再生混凝土材料研究进展

将玄武岩纤维与再生混凝土(RAC)有机结合,形成一种新型、环保的混凝土材料,两者优势互补,具有广阔的应用前景。本文对玄武岩纤维RAC材料的组分、基本力学性能、构件的力学行为、耐久性以及微观结构特征的研究现状进行了梳理和总结,指出了当前研究存在的问题和对后续研究方向的建议。

Box-Behnken响应面实验优化掺玄武岩纤维再生骨料混凝土性能研究

为应对我国天然砂石资源枯竭与生态保护的需求,以及扩大再生骨料混凝土在市政工程领域的应用,试验使用Box-Behnken响应面实验优化掺玄武岩纤维再生骨料混凝土性能,选择混凝土水灰比、粉煤灰掺量与玄武岩纤维掺量为影响因子,综合考虑混凝土工作性能与力学性能。提出的二次项函数可以较好地拟合试验值。根据模型得到最优配合比为混凝土的水灰比为0.396、粉煤灰掺量为13.5%、玄武岩纤维0.75vol.%,模拟值与试验值间拟合度高。

玄武岩纤维再生混凝土的基本力学性能

玄武岩纤维作为一种新型绿色的工程材料,可显著提高混凝土的力学性能,为再生混凝土的研究和推广提供了新的发展思路。研究了玄武岩纤维掺量分别为0、2和4 kg/m3情况下,对不同再生骨料替代率下的玄武岩纤维再生混凝土物理和力学性能的影响。结果表明,在纤维掺量为2 kg/m3时,50%替代率再生混凝土的密度最大;当纤维掺量少于2 kg/m3,再生混凝土的抗拉强度随纤维含量的增加而降低;对于50%再生骨料替代率下的再生混凝土,玄武岩纤维含量为4 kg/m3时对其力学性能提高最明显。

玄武岩纤维对橡胶再生混凝土抗冻性能的影响

通过冻融循环试验研究橡胶颗粒掺量10%、再生粗骨料掺量40%及玄武岩纤维掺量为0、2、4 kg/m^3对混凝土抗冻性能的影响规律,并对影响机理进行分析。结果表明:橡胶混凝土抗冻性能明显优于普通混凝土,再生混凝土的抗冻性能低于普通混凝土,掺入玄武岩纤维有利于混凝土抗冻性,混凝土相对动弹性模量的下降幅度趋于平缓,经150次冻融循环后,普通混凝土、再生混凝土、橡胶混凝土、橡胶再生混凝土的相对动弹性模量依次为87.2%、78.1%、94.6%、88.5%。

玄武岩纤维增强再生混凝土冻融后基本力学性能试验研究

主要研究了冻融后不同再生骨料取代率(0、50%、100%)的混凝土及再生骨料取代率为50%、玄武岩纤维掺量为4 kg/m3的纤维增强再生混凝土的抗冻性和力学性能,归纳了4种混凝土冻融破坏类型及机理分析,得到了在不同冻融循环周次后混凝土的质量损失、抗压强度、弹性模量及峰值应变变化曲线,分析了混凝土应力-应变全过程曲线的变化特征,给出了混凝土受压破坏的机理分析。结果表明:天然混凝土冻融破坏情况最严重且质量损失最多;冻融循环100次后,纤维增强再生混凝土的抗压强度提高约16%,弹性模量降低约4%和峰值应变变化不大,表现出良好的抗压性能和延性变形能力;应力-应变全过程曲线的变化趋势与再生骨料取代率有关,与纤维掺量无关;冻融循环作用对混凝土内部界面过渡区的影响是决定混凝土破坏形式的主要原因之一。

玄武岩纤维再生混凝土的基本力学性能

玄武岩纤维(basalt fiber,BF)是一种新型无机纤维材料,具有较好的延性,抗拉强度高,密度小,且在建筑工程使用中具有较突出的经济优势,为再生混凝土力学性能的改善提供新的思路.针对C30混凝土强度等级,研究了玄武岩纤维掺量(体积分数,下同)分别在0.1%、0.2%、0.3%情况下,不同再生粗骨料替代率的抗压和劈裂抗拉性能.试验结果表明,玄武岩纤维会降低再生混凝土的流动性,增大水泥基体间的摩擦力,并对再生混凝土立方体抗压强度和劈裂拉伸强度具有一定的增强、增韧效果.玄武岩纤维掺量为0.3%,再生粗骨料替代率40%时C30混凝土抗压强度达到最大值.纤维掺量为0.1%时,再生混凝土劈裂拉伸强度的增加趋于稳定,为再生粗骨料在混凝土工程实践中的应用提供指导和借鉴.

聚丙烯-玄武岩混杂纤维再生混凝土高温性能试验研究

通过对聚丙烯-玄武岩混杂纤维再生混凝土(recycled aggregate concrete,RAC)立方体试件进行高温后力学性能试验研究,分析了不同纤维掺量及不同目标温度对混杂纤维RAC抗压强度及劈裂抗拉强度的影响,还探讨了不同高温下混杂纤维RAC试件的表观形态和质量损失。结果表明:同样高温作用下,与素RAC相比,混杂纤维RAC试件的表面损伤程度有所降低,质量损失率略有增大,而且除200℃外,随着玄武岩纤维掺量的增加其质量损失率逐渐增大。混杂纤维RAC试件的抗压强度和劈裂抗拉强度随所受温度的升高先增大后减小,200℃温度下强度均略有增大。在相同温度条件下,掺入混杂纤维的RAC的抗压强度和劈裂抗拉强度均大于素RAC,其中聚丙烯和玄武岩纤维掺量均为0.1%时试件强度为同温度条件下最高。通过对试验数据的统计分析,建立了不同纤维掺量下混杂纤维RAC的相对抗压强度和相对劈裂抗拉强度随温度变化的关系式,为RAC在工程实际中的应用提供了一定的参考价值。

玄武岩纤维对橡胶再生混凝土力学性能的影响

以C35普通混凝土为设计配合比基准,研究了10%掺量的橡胶颗粒、40%掺量的再生骨料,及掺量为2、4 kg/m3的玄武岩纤维对混凝土基本力学性能的影响规律,并分析了橡胶颗粒、再生骨料以及玄武岩纤维对混凝土性能的影响机理。试验结果表明:橡胶颗粒和再生骨料降低了混凝土的抗压强度、劈拉强度和抗折强度,当二者混掺时,表现更明显,依次降低了27.1%、20.5%、19.5%;玄武岩纤维对掺加橡胶颗粒混凝土的增强效果明显好于普通混凝土,当掺量为4 kg/m3时,橡胶再生混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度依次提高了11.3%、15.8%和19.4%,对其弹性模量的改善效果也较明显,橡胶再生混凝土的弹性模量最大可提高8.1%。

圆钢管钢纤维再生混凝土短柱轴压性能试验研究

以钢纤维体积掺量为主要考察参数，对圆钢管钢纤维再生混凝土短柱进行了轴心受压试验。观察了其受力全过程和破坏形态，得到了荷载-位移曲线和荷载-应变曲线，并研究了钢纤维体积掺量对其受力性能的影响。结果表明：圆钢管钢纤维再生混凝土短柱的轴压破坏形态呈斜剪压破坏，钢纤维的掺量对其破坏形态几乎没有影响；钢纤维的掺入对试件承载力的增强作用并不明显，当钢纤维体积掺量不超过1．5％时，试件承载力较未掺加钢纤维构件有小幅提高，但当体积掺量超过2％后，因钢纤维易结团、混凝土和易性变差，试件承载力反而出现降低，且钢纤维体积掺量越大，降幅也越大；掺入钢纤维后，试件延性显著改善，位移延性系数随钢纤维体积掺量的提高而增大；为使试件同时获得较高的承载力和延性，建议钢纤维的体积掺量取为1．0％-1．5％；CECS28：2012推荐计算式能很好地评定圆钢管钢纤维再生混凝土短柱的承载力，建议设计时采用。研究结果可为工程应用提供参考。

玄武岩纤维再生混凝土抗压强度试验研究

针对C20、C25和C303个强度等级,50%和70%2种取代率,1.0和1.5、2.0kg/m33种纤维掺入量的不同标养混凝土试块进行了抗压强度试验,并分析了各种再生混凝土的抗压强度数据。研究结果表明:随着玄武岩纤维掺入量的增大,再生混凝土的抗压强度会随之增强,对于试验的3个强度等级的混凝土,当纤维掺入量在1.5kg/m3时,混凝土强度可以达到无再生粗骨料普通混凝土的强度。

基于抗冻性指标的玄武岩纤维再生混凝土的寿命预测

基于玄武岩纤维再生混凝土(BFRC)的抗冻性能试验结果。利用GM(1,1)模型的原始差分(ODGM)、均值(EGM)、均值差分(EDGM)、离散(DGM)4种形式建立BFRC的抗冻性的预测模型,预测了BFRC在内蒙古地区受冻融循环单因素作用的使用寿命,通过赋值计算和引入相关系数R^(2)的方式,对4种模型的精度以及长期预测结果进行对比分析。试验与分析结果表明,BFRC的质量和相对动弹性模量的衰减速率会随着冻融循环的进行而逐渐加快,但玄武岩纤维(BF)的掺入可以有效地减缓二者的衰减速率,确保BFRC在抗冻性上满足一级公路或高速公路30年的设计要求;通过对模型的精度以及使用年限的比较可知,尽管4种模型的预测精度均为Ⅰ级,但模型精度存在差异,BF掺量不高于0.1%时,建议采用DGM模型进行预测,反之可用EGM模型进行预测;从寿命预测的方面考虑,ODGM模型因寿命预测方面存在不稳定因素因而不建议使用。

玄武岩纤维对再生骨料混凝土力学性能的影响与数值模拟研究

研究了玄武岩纤维对再生骨料混凝土(RAC)力学性能的影响,对玄武岩纤维掺量为0、0.3%、0.6%、0.9%的再生混凝土进行了抗压、抗折、轴压及劈裂抗拉试验。拟合了不同纤维掺量的再生骨料混凝土的应力应变曲线,对玄武岩纤维再生骨料混凝土的抗折破坏进行了数值模拟。研究结果显示:玄武岩纤维可以有效改善RAC力学性能。相较未掺入纤维的RAC分析可得,抗压强度和劈裂抗拉强度在纤维掺量为0.3%时改善程度达到最大,分别为39.42、3.03 MPa,提高了13.44%、6.32%;抗折强度和轴心抗压强度在纤维掺量为0.6%时改善程度达到最大,分别为5.01、27.46 MPa,提高了10.35%、10.9%。但是过量纤维的掺入使得纤维分布不均匀,反而导致RAC力学性能降低。

玄武岩纤维再生混凝土及其轴压短柱力学性能分析

随着再生混凝土研究和应用的不断深入,研究再生混凝土的力学性能及其结构的耐久性问题显得尤为重要.纤维再生混凝土可显著提高再生混凝土的力学性能,为其在土木工程上的应用提供了重要的理论依据和参考价值.通过对再生粗骨料基本物理和力学性能参数的研究,讨论了不同玄武岩纤维掺量对3种再生骨料取代率(0%,50%,100%)下再生混凝土的物理和力学参数的影响,对比分析了再生混凝土轴压短柱在不同纤维掺量下的力学性能.研究结果表明,玄武岩纤维对再生混凝土的增强效果要优于对普通混凝土的增强效果,说明玄武岩纤维可用于增强再生混凝土及其短柱的力学性能.

玄武岩纤维对再生混凝土力学性能的影响研究

通过试验研究了玄武岩纤维掺量对再生粗骨料取代率50%的再生混凝土抗压、劈裂抗拉以及抗折强度的影响,为其在玄武岩纤维再生混凝土(BFRAC)的研究和实际工程应用中提供参考。结果表明:再生粗骨料取代率为50%,玄武岩纤维掺量为6kg/m时,BFRAC的立方体抗压、轴心抗压、劈裂抗拉、抗折强度较未掺玄武岩纤维的再生混凝土分别提高了 12.8%、3.1%、48.8%、10.5%;BFRAC的峰值应变在0.001900-0.002120;BFRAC的单轴受压应力-应变本构关系全曲线与普通混凝土相似,玄武岩纤维对再生混凝土的延性起到积极作用。

基于能量耗散冻融循环下玄武岩纤维再生混凝土损伤特性

基于能量耗散原理对冻融循环下玄武岩纤维再生混凝土损伤特性进行研究,采用非金属超声波测量仪对冻融再生混凝土及玄武岩纤维再生混凝土纵波波速进行测量,利用电液伺服压力机及霍普金森压杆装置对试件开展静、动荷载下的单轴压缩试验,分析试件纵波波速、相对动弹性模量及力学性能变化,重点研究试件能量耗散变化规律。结果表明:冻融循环作用会降低试件纵波波速,且后期冻融作用试件波速降幅更加明显,玄武岩纤维的掺入增强了再生混凝土整体性,降低了冻融作用对试件的损伤程度;动载作用下试件强度、韧性均高于静载,玄武岩纤维的掺入增大了再生混凝土强度及延性,冻融作用使试件峰值应力及延性均不断降低,后期冻融作用应力降幅更加明显;荷载作用前期试件会发生弹性变形,外界输入能量以弹性能的方式被储存,玄武岩纤维的掺入能够大大提升再生混凝土的吸能效果;冻融循环次数的增加降低了试件耗能效果,增大了其机械损伤程度,冻融作用使试件更易发生破坏。

玄武岩纤维及矿物掺合料对再生骨料透水混凝土性能的影响研究

再生混凝土由于采用了再生混凝土骨料及孔隙率较大,存在强度较低的问题,通过掺加纤维和矿物掺合料的方式可以有效提高多孔混凝土的力学性能。试验表明再生骨料透水混凝土抗压强度随孔隙率增大而减小,渗透系数随孔隙率增大而增大;再生骨料透水混凝土抗压强度随水灰比先增大后减小,渗透系数随水灰比增大而减小。当孔隙率18%,单掺玄武岩纤维时,再生骨料透水混凝土水的最佳水灰比为0.27,纤维掺量为0.1%;双掺硅灰和玄武岩纤维,玄武纤维掺量0.1%时,最佳水灰比为0.27,硅灰掺量6%~9%,透水混凝土28 d抗压强度为15.9~16.6 MPa,渗透系数为65.0~70.7 mm/s;双掺粉煤灰和玄武岩纤维,粉煤灰掺量10%时,最佳水灰比为0.30,玄武岩纤维掺量0.1%,透水混凝土28 d抗压强度为17.1 MPa,渗透系数为58.3 mm/s。

玄武岩纤维增强再生混凝土的单轴受压试验研究

通过立方体抗压试验分别研究了再生粗骨料取代率(RC)和玄武岩纤维体积掺量(RB)对玄武岩纤维增强再生混凝土(BFRRC)试块的抗压强度(f_(cu))、割线模量(E_(c))的影响规律,并对BFRRC的峰值应变进行了分析.研究表明:RB对BFRRC试块的抗压强度起到先增大后减小的作用;E_(c)随着RC的增大呈现下降的趋势;E_(c)随着RB的增大呈现先增大后减小的趋势;峰值应变随着RC的增大呈现先增大后减小的趋势;玄武岩纤维的掺入能明显增大试件的峰值应变.本研究发现BFRRC的最佳RB在0.05%~0.10%之间.

玄武岩纤维再生混凝土冻融后的弯曲疲劳特性

基于中国北方地区气候特点及混凝土路面的受力特征,研究冻融损伤对玄武岩纤维再生混凝土(BFRC)弯曲疲劳特性的影响。首先对BFRC采用快冻法进行冻融循环试验,研究BFRC的冻融损伤形貌、质量、相对动弹性模量和相对抗折强度的变化;然后针对经历不同冻融循环次数后BFRC的弯曲疲劳特性进行了试验研究,分析了冻融循环次数与应力水平对BFRC疲劳寿命的影响规律;最后基于两参数Weibull分布理论对BFRC的疲劳寿命进行分析,预测了不同失效概率下的疲劳寿命并建立了失效概率为0.05和0.5下的双对数疲劳方程。结果表明:随着冻融循环次数的增加,试件表面损伤程度和质量损失率逐渐增大,相对动弹性模量和相对抗折强度逐渐下降,当冻融循环达到225次时,BFRC的相对动弹性模量和相对抗折强度与冻融循环前相比分别下降了12.4%和35.1%;随着冻融循环次数和应力水平的增加,弯曲疲劳寿命逐渐减小;BFRC经冻融循环后的弯曲疲劳寿命服从两参数Weibull分布,失效概率为0.5的预测疲劳寿命与试验所得平均疲劳寿命十分接近;建立的双对数疲劳方程能较好地反映冻融后BFRC应力水平S与疲劳寿命N之间的关系,研究成果为BFRC在路面结构中的安全应用提供可靠依据。