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。

玄武岩纤维增强水泥砂浆性能试验研究

通过水泥砂浆性能试验研究,可知玄武岩纤维对水泥砂浆抗裂、抑制干缩及强度提高等有良好的增强效果,尤其对水泥砂浆早期强度的形成有显著的作用,从而为玄武岩纤维的推广应用提供理论依据。

钢纤维混杂玄武岩纤维增强水泥砂浆的基本力学性能与增强机理试验研究

研究了钢纤维混杂玄武岩纤维增强水泥砂浆的基本力学性能并分析了其微观增强增韧机理。研究表明:混杂纤维降低了材料的抗压强度,但是抗弯强度和劈拉强度提高非常明显;材料的弯曲韧性变化并不显著,但是由于玄武岩纤维的微观增强作用,材料的等效抗弯强度在较小挠度值范围内具有明显提高。研究认为:钢纤维与玄武岩纤维增强水泥砂浆表现出了良好的正混杂效应,混杂纤维的最佳掺量为钢纤维1.25%玄武岩纤维0.3%。

不同配合比下玄武岩纤维水泥砂浆的流动度及力学性能

为研究玄武岩纤维增强水泥砂浆(BasaltFiber Reinforced Cement Mortar,BFRCM)在不同配合比下的流动度和力学性能,通过改变水灰比、长短纤维混掺比例及添加减水剂来改变配合比,设计了2种纤维长径比、7种玄武岩纤维体积分数、3种水灰比、3种减水剂质量分数共制备了14组BFRCM试样。研究了不同配合比下BFRCM的流动度、抗压强度及抗折强度,通过峰值荷载后BFRCM的荷载-位移曲线的归一化处理量化分析了试样断裂后BFRCM的断裂韧性。结果表明,BFRCM的流动度随着玄武岩纤维体积分数的增加、水灰比的降低、减水剂的减少以及短纤维占比的增加而降低。水灰比的增加对BFRCM的抗压强度影响较小,且会降低其抗折强度。减水剂的应用对BFRCM的抗压、抗折强度存在一定的负面影响。长短玄武岩纤维的混掺能够通过其协同效应有效提升BFRCM的抗压和抗折强度,然而过多的短纤维占比会减弱玄武岩纤维对BFRCM的增强效果。增加玄武岩纤维体积分数、提高水灰比均能在一定范围内提升BFRCM峰值荷载后的断裂韧性。然而,长短纤维混掺中短纤维占比的增加和减水剂的应用则对BFRCM峰值荷载后的断裂韧性产生负面影响。

粉煤灰对玻璃纤维水泥砂浆的力学性能及耐久性的影响

玻璃纤维增强水泥砂浆(GFRC)是常见的纤维水泥砂浆。然而水泥水化过程中产生的碱性环境对玻璃纤维具有腐蚀作用,导致GFRC的耐久性较差。通过使用粉煤灰(FA)替代部分水泥,掺入GFRC中以提高其耐久性。试验考察了FA掺量对GFRC力学性能和干燥收缩率的影响,并通过加速老化和抗硫酸盐侵蚀试验来探讨FA掺量对GFRC耐久性的影响。结果表明,添加FA可以提高GFRC的后期强度并显著改善其耐久性。这是由于FA具有火山灰效应和填充效应,在降低了GFRC液相碱度及氢氧化钙含量方面发挥作用,从而减少了玻璃纤维的腐蚀;随着FA掺量增加,可有效降低GFRC干燥收缩率,但由于FA早期活性较低,使得含有FA的GFRC在早期强度方面略有下降。

膨润土和玄武岩纤维改性水泥砂浆的防渗抗裂性能

为解决当前水泥砂浆防渗抗裂能力较差的问题,本文研制了一种新型水泥砂浆材料。通过制备不同掺量下的膨润土和玄武岩纤维改性水泥砂浆,测试其抗渗性能和抗裂性能,并对水泥砂浆的微观机理进行分析。结果表明,在水泥砂浆中加入膨润土、玄武岩纤维后,可增强其抗渗性能和抗裂性能。当混掺4%(质量分数)膨润土和0.4%(质量分数)玄武岩纤维时,水泥砂浆抗渗压力值最大,较未掺膨润土和玄武岩纤维时可提高61.11%,抗渗等级为P8级;同时,掺入膨润土和玄武岩纤维后的水泥砂浆裂缝降低系数可以达80%以上,抗裂等级属于Ⅰ级,裂缝的特征表现为“少、细、短”。混掺膨润土和玄武岩纤维使水泥砂浆的密实度增加,裂缝和孔洞减少。膨润土和玄武岩纤维的掺入未改变水泥砂浆的水化产物种类,但使氢氧化钙的结晶度降低,促使水化硅酸钙凝胶生成。

离心球墨铸铁管增强型纤维水泥砂浆外涂层应用研究

水平定向钻进法是现代工程建设中一项重要的非开挖施工技术,它可以实现在低程度破坏地面土壤的情况下进行管道的安装与修复。球墨铸铁管凭借其优异的性能与特点,成为了水平定向钻进施工首选的管道材料之一。然而,这种管道在实际的非开挖使用中面临着管道牵引时的磨损和使用时的腐蚀等问题,因此外涂层的选择和应用变得至关重要。本文分析了聚氨酯涂层、环氧涂层、HDPE、PE套、增强型纤维水泥砂浆作为外涂层的优点与缺点,着重探讨了纤维水泥砂浆外涂层的性能特点及应用,对水平定向钻进用球墨铸铁管外涂层的选择和应用具有重要的参考价值。

抗渗阻裂水泥砂浆材料在灌溉渠道中的应用研究

针对灌溉渠道易出现渗漏和开裂的问题,研究在灌渠修建工程基础上,分析了玄武岩纤维和膨润土的抗渗阻裂机制,以及对水泥基材料的改性作用,并通过实验得出了最佳掺量配比,制备了新型抗渗阻裂水泥砂浆材料。结果表明,当掺入4%的膨润土、0.4%的玄武岩纤维时,水泥砂浆的抗渗性能提高了61.11%;减裂系数可达到80%,其抗裂级别为Ⅰ级,抗渗阻裂性能得到了较大的提升。此次研究提出的新型水泥砂浆材料可以提升灌溉渠道的综合效益。

矿物掺和料对玄武岩纤维水泥砂浆强度发展的影响

研究了粉煤灰和硅灰对玄武岩纤维增强水泥基材料强度发展规律的影响,分析了粉煤灰和硅灰复掺对水泥砂浆中玄武岩纤维耐腐蚀性的影响.结果表明:玄武岩纤维对水泥基材料的早期抗折强度具有增强作用,后期增强效果下降,甚至会降低基体强度;粉煤灰和硅灰可显著延长玄武岩纤维对水泥砂浆抗折强度增强效果的时效.XRD图谱和显微结构分析表明,粉煤灰和硅灰复掺后降低了水泥基体中Ca(OH)2晶体的含量和玄武岩纤维的腐蚀程度,改善了玄武岩纤维和水泥基体之间的界面性质.

纤维增强橡胶粉水泥砂浆的力学性能和耐磨性能研究

将不同比例的橡胶粉掺入水泥砂浆,并采用纤维增强技术,制备了具有一定功能性的纤维增强橡胶水泥砂浆材料,分析了不同橡胶粉掺量对纤维增强水泥砂浆抗折、抗拉和抗压强度的影响,并对纤维增强橡胶水泥砂浆的耐磨性能进行了初步研究。研究表明,因橡胶粉的掺入会使纤维增强水泥基材料力学性能下降。为此,采用偶联剂技术,改善了水泥基体与橡胶粉的界面黏结和界面效应,故在不同程度上使力学性能得到提高,同时加入橡胶粉后能提高纤维增强水泥砂浆的耐磨性能。当橡胶粉掺量为10(%体积分数),并采用偶联剂技术时,纤维增强橡胶水泥砂浆可发挥增强和耐磨双重效应,并有望提高其吸音功能。

玄武岩纤维对碱矿渣水泥砂浆性能的影响

研究了不同掺量及长度的玄武岩纤维对碱矿渣水泥砂浆性能的影响。研究表明,6mm玄武岩纤维掺量为0.04%时,纤维可以改善砂浆的流动度,掺量为0.04%～0.2%时,随着纤维掺量的增加,砂浆的流动度降低。当掺入6 mm玄武岩纤维,掺量为0.07%时,砂浆的28 d抗压强度提高了7.1%,掺量为0.2%时,砂浆的28 d抗折强度增加了29%,砂浆的折压比提高了39%。当掺入12 mm玄武岩纤维,掺量为0.2%时,砂浆的28 d抗压、抗折强度分别提高了6.0%和34%,且其折压比提高了28%。因此,适当长径比、掺量的玄武岩纤维能改善碱矿渣水泥砂浆的工作性,提高其力学性能,并有效地改善砂浆的韧性。

熔纺聚乙烯醇纤维对水泥砂浆的增强增韧作用

采用实验室自制的熔纺聚乙烯醇(PVA)纤维、进口凝胶纺PVA纤维和国产湿法纺PVA纤维增强增韧水泥砂浆,研究了纤维纤度和掺量对其分散性及对水泥基复合材料结构与性能的影响。结果表明,与进口凝胶纺纤维和国产湿法纺纤维相比,纤度较大的熔纺纤维在水泥砂浆中分散均匀,与水泥砂浆粘接较好,增强增韧效果好,且其纺丝工艺简便、高效、环保,是增强增韧水泥基复合材料的新型纤维。

玄武岩纤维增强复合材料拉挤圆管抗弯性能研究

为使玄武岩纤维增强复合材料(Basalt Fiber Reinforced Polymer,BFRP)拉挤圆管在桥梁工程中得到更广泛地应用,对其抗弯性能进行试验及有限元分析。对2根长度为750 mm的BFRP拉挤圆管进行三点抗弯试验;采用LS-DYNA有限元软件对试验过程进行模拟,验证有限元模拟的正确性;在保持BFRP拉挤圆管总厚度不变的条件下,研究内、外层双向纤维布的铺设厚度和角度对抗弯性能的影响。结果表明:试件从加载至破坏分为线弹性阶段、下降阶段和残余阶段,试件破坏后残余强度较大且卸载后迅速回弹恢复几何形状;有限元模拟试件的荷载~滑移曲线、失效现象和试验结果吻合较好,有限元模拟正确;布置适量厚度的内、外层双向纤维布可以提高试件的抗弯承载力;将内、外层双向纤维布铺设方向由90°变为45°后,抗弯承载力进一步提高,随着外层45°纤维布厚度增加,破坏时的挠度下降。建议制作BFRP拉挤圆管时,布置适量厚度的双向纤维布,角度以45°为宜。

无机矿物纤维增强水泥砂浆抗氯离子渗透的试验研究

借助扫描电镜(SEM)、水银压汞法等,将碳酸钙晶须和玄武岩纤维等两种新型无机矿物纤维引入水泥砂浆,通过RCM法研究了单掺晶须、不同长度与掺量玄武岩纤维以及晶须和纤维复掺时对水泥砂浆抗氯离子渗透性能的影响。结果表明,适宜掺量的晶须和纤维有效改善了水泥砂浆的抗氯离子渗透性能,且当晶须掺量固定在10%,纤维长度为6 mm,体积掺量为0.05%时,水泥砂浆抵抗氯离子渗透的效果最佳。

钢渣粉和玄武岩纤维对硫氧镁水泥砂浆强度与耐久性能的影响

为研究钢渣粉和玄武岩纤维对硫氧镁水泥(MOC)砂浆强度与耐久性能的影响,对不同钢渣粉掺量和不同玄武岩纤维掺量的MOC砂浆的抗压强度、劈裂抗拉强度和抗硫酸盐侵蚀性能进行了测试。结果表明:适当掺量的钢渣粉和玄武岩纤维均可提高MOC砂浆的强度和耐久性能,双掺钢渣粉和玄武岩纤维的MOC砂浆在玄武岩纤维掺量为0.9%、钢渣粉掺量为20%~30%时性能较好,其抗压和劈裂抗拉强度较基准组分别提高约30%和80%,且在5%Na2SO4溶液中浸泡28 d的强度损失率与基准组砂浆相比减少50%左右。

表面改性芳纶纤维增强水泥砂浆的性能

在水泥砂浆制品中掺加适量的表面改性芳纶纤维,可以显著提高水泥砂浆制品的抗折强度。与空白水泥砂浆试样相比,当掺加1.5kg/m3表面改性芳纶纤维时,水泥砂浆试样28d抗折强度提高了30.28%。初步探讨了掺加表面改性芳纶纤维提高水泥砂浆性能的机理。

玄武岩/玻璃混杂纤维水泥砂浆的力学性能研究

以玄武岩/玻璃混杂纤维制备纤维水泥砂浆,分析了混杂纤维的掺量对水泥砂浆强度的影响。试验结果表明:玻璃纤维的最佳掺量为0.5%,玄武岩纤维的最佳掺量为1.5%。在此掺量下水泥砂浆3d,7d和28d的抗折强度分别为4.51MPa,6.17MPa和7.47MPa;抗压强度分别为16.66MPa,30.78MPa和62.55MPa,显著优于空白样水泥砂浆性能。但其价格远远低于相同量的玄武岩纤维,因而两者可以一并作为添加物用于增强水泥砂浆。

钢纤维增强聚合物水泥砂浆刚性屋面防水层的增强机理与微观结构

针对目前国内外普遍存在的屋面防水问题 ,根据聚合物与水泥复合有利于改善材料密实度以及聚合物和钢纤维均能改善材料变形能力的特性 ,提出了用钢纤维增强聚合物水泥砂浆作为刚性屋面防水材料的设想 ,采用扫描电镜 (SEM )和小角度X衍射法 (SAXS)对砂浆进行钢纤维聚合物水泥微观分析 。

钢纤维增强聚合物水泥砂浆PF刚性屋面防水层的韧性试验研究

针对目前国内外普遍存在的屋面防水问题 ,依据聚合物与水泥复合有利于改善材料内部结构密实度以及聚合物和钢纤维能改善材料变形能力的特性 ,提出用钢纤维增强聚合物水泥砂浆作为刚性屋面防水材料的设想 ,通过对钢纤维聚合物水泥砂浆的韧性试验 。

玄武岩纤维增强复合材料现状及发展前景研究

玄武岩纤维(BF)具有绿色环保、高强耐腐、隔音隔热等优点,广泛应用于各类玄武岩纤维复合材料(BFRP)的研发中。目前BFRP还存在制备工艺不足、产品质量不稳定、改性混掺工艺不足等问题,针对上述问题的研究缺乏系统性总结。为此,研究了当前BFRP的制备与生产工艺、增强机理及应用现状,总结并提出了BFRP的发展及应用困境,并给出了相应的建议和研究展望。研究表明:当前基于最优单掺纤维的BFRP不断应用于土建交通、石油运输、航空航天等领域中,并呈增长趋势;但高性能BF生产、纤维混掺、BF界面改性等新型BFRP制备工艺还存在生产成本高和成品质量不稳定等问题,制约了高性能低能耗BFRP研发;BFRP生产应用全过程的规范标准仍然不健全,限制了BFRP的推广应用。随着新工艺不断发展和高性能BF的陆续研发,BFRP性能将更优异、能耗更低,未来将是BFRP深度应用的时代。研究对于高性能低能耗BFRP的研发及应用具有一定参考价值。