玄武岩纤维增强聚合物筋混凝土循环拉拔试验及预测模型

为探究动荷载下玄武岩纤维增强聚合物(BFRP)筋与混凝土的黏结行为,开展了BFRP筋混凝土正反向循环拉拔试验,对其黏结动力性能进行分析。结果表明,从黏结应力⁃滑移关系曲线揭示,循环荷载下BFRP筋与混凝土黏结行为经历4个阶段的受力特征:弹性阶段、裂缝扩展阶段、裂缝闭合阶段和摩擦阶段;随BFRP聚合物筋直径的增大,降低了BFRP筋⁃混凝土界面的黏结强度;随循环次数的增加,BFRP筋与混凝土的黏结强度减小,黏结强度对应的滑移量增加,剪切滞回面积减小,耗能能力降低;基于试验结果,提出了适用于计算循环荷载下BFRP筋与混凝土黏结性能的预测模型,从而为BFRP筋混凝土抗震和疲劳行为奠定试验和理论基础。

玻璃纤维增强聚合物筋增强混凝土柱的轴压承载力评估

玻璃纤维增强聚合物(GFRP)筋对混凝土柱承载力的影响十分关键,为深入评估GFRP筋设计应用于增强混凝土柱的承载力性能,利用随机森林(RF)、人工神经网络(ANN)、AdaBoost和XGBoost算法,分别建立了各自的GFRP筋增强混凝土柱承载力模型。建立了GFRP筋增强混凝土柱的试验数据库,对已有的GFRP筋增强混凝土柱承载力理论公式进行了初步评估,并进一步对比分析GFRP筋增强混凝土柱承载力的RF模型、ANN模型、AdaBoost模型和XGBoost模型的预测精度。结果表明:已有的GFRP筋增强混凝土柱承载力理论公式的判定系数(0.70左右)均小于RF模型(0.82)、AdaBoost模型(0.80)和XGBoost模型(0.80)的制定系数,且平均绝对误差和均方根误差基本都大于RF模型、ANN模型、AdaBoost模型和XGBoost模型的相应值,表明现有理论公式的准确性低于RF模型、ANN模型、AdaBoost模型和XGBoost模型准确性。与ANN模型相比,RF模型、AdaBoost模型和XGBoost模型均可较为准确地评估GFRP筋增强混凝土柱的实际承载力性能(尤其是RF模型)。研究可为GFRP筋设计应用于增强混凝土结构时的承载力设计和分析提供参考。

玄武岩纤维增强聚合物筋增强珊瑚礁砂混凝土柱轴压试验

为了解决南海岛礁强腐蚀海洋环境下普通钢筋混凝土结构耐久性不足的问题,提出一种新型玄武岩纤维增强聚合物(BFRP)筋增强珊瑚礁砂混凝土柱。对15根混凝土柱进行了轴压试验,分析了试件的受力过程和破坏形态,获得了荷载-位移和荷载-应变曲线,揭示了BFRP筋增强珊瑚礁砂混凝土柱的破坏机制。结果表明:BFRP筋增强珊瑚礁砂混凝土柱破坏模式具有三阶段特征,破坏始于强度较低的珊瑚礁石骨料,最终为珊瑚礁石骨料和交界面的整体破坏;相同配筋率下,BFRP筋增强珊瑚礁砂混凝土柱的承载力与钢筋增强珊瑚礁砂混凝土柱相当。

玄武岩纤维棒聚合物混凝土的弯曲韧性

研究了玄武岩纤维棒(BFB)的纤维增强指数I_(R)对玄武岩纤维棒聚合物混凝土(BFB-PC)韧性指标T_((2(n-1)))(n)的影响,通过分形理论探究了T_((2(n-1)))(n)与裂缝形貌的关系,并建立了弯曲韧性计算模型.结果表明:当IR=90.0时,BFB对BFB-PC的增韧效果最优,此时BFB-PC的弯曲韧性比未掺BFB时提升了8.39倍;BFB的增韧阈值为IR=37.5和IR=90.0;当IR相同时,与未掺聚合物的混凝土相比,聚灰比为0.06的BFB-PC T_((2(n-1)))(n)更高;IR越大裂缝形貌越复杂,T(2(n-1))(n)与裂缝分形维数呈二次函数关系;本文提出的弯曲韧性计算模型准确描述了BFB对PC梁的增韧作用,其试验值与理论值的相对误差小于15.00%.

玄武岩纤维增强地质聚合物混凝土在机场道面快速修补中的应用研究

作为一种新型混凝土材料——地质聚合物混凝土(geopolymeric concrete,GC),凭借其优异的力学性能与耐久性,被应用于机场道面的快速修补。为研究玄武岩纤维对GC性能的改善能力,首先以矿渣与粉煤灰为原材料,并采用液体硅酸钠与NaOH作为碱激发剂,配制了纤维体积掺量分别为0、0.1%、0.2%、0.3%的玄武岩纤维增强地质聚合物混凝土(basalt fiber reinforced geopolymeric concrete,BFRGC),测试了标准养护3、7、28d的BFRGC的准静态力学性能,包括:抗压、抗折强度,并分析了玄武岩纤维对GC的增强机理。结果表明:玄武岩纤维能够有效地提高GC的抗压、抗折强度;当玄武岩纤维体积掺量为0.3%时,玄武岩纤维对GC抗压强度的改善效果达到最佳,尤其是早期抗压强度,标准养护3、7、28d时的强度增长因子(Strength Increase Factor,SIF)分别为37.76%、34.82%、31.52%;当玄武岩纤维体积掺量为0.1%时,对GC抗折强度的改善效果达到最佳,标准养护3、7、28d时的SIF分别为16.67%、16.22%、22.22%。由此可见,玄武岩纤维的掺入,使得GC的性能有了显著的改善。因此,BFRGC在机场道面快速修补中将会有更加广阔的应用前景。

玄武岩纤维增强聚合物锚杆用于边坡支护工程之研究现状

随着新型复合材料的快速兴起,玄武岩纤维增强聚合物(basalt fiber reinforced polymer,BFRP)锚杆因其抗拉强度高、比重轻、耐腐蚀、绝缘性好等优点快速进入人们的视野。概述了近二十年以来中外对BFRP筋的基本物理力学性质以及其在边坡支护工程中的研究进展。重点从以下两个方面进行阐述:①根据前人所做的室内拉拔试验和现场试验,总结分析BFRP筋的抗拉强度、弹性模量、黏结强度、耐腐蚀等技术指标,对安全系数、支护设计等相关参数的选取进行了归纳总结;②通过现场试验与传统金属锚杆的支护效果进行对比分析,论证了BFRP锚杆取代金属锚杆的可行性与先进性。在综合已有试验和数值模拟结果的基础上,对BFRP锚杆在边坡加固工程的应用现状进行总结并提出针对性的建议,为BFRP锚杆在岩土工程的发展提供了新思路。

纤维增强聚合物筋混凝土的研究与应用

纤维增强聚合物(FRP)筋是一种具有高强、轻质、耐腐蚀、耐疲劳等特点的新型复合材料。对纤维增强聚合物筋的基本性能及特点做了简要的分析,并介绍了纤维增强聚合物筋混凝土在国内外的研究和应用现状。

玄武岩纤维增强聚合物基复合材料的研究进展

玄武岩纤维是四大高新技术纤维中综合性能最好和综合性价比最优的品种,玄武岩纤维增强聚合物基复合材料在工业上有着重要的使用价值,是21世纪支撑高科技产品,尤其是市政城建、建筑建材和国防军工建设的一种主要材料。本文综述了玄武岩纤维增强热固性聚合物基复合材料和热塑性聚合物基复合材料的研究现状及国内外的发展应用,以及今后需要深入研究的方向。

温度对玻璃纤维增强聚合物筋与混凝土黏结性能影响试验研究

为研究不同温度及不同升温(单调升温和循环升温)、降温方式(单调升温-自然冷却和单调升温-快速冷却)对玻璃纤维增强聚合物(GFRP)筋与混凝土之间黏结性能的影响,选取2种黏结长度共90个GFRP筋-混凝土立方体试件在温度为20~220℃范围进行拉拔试验,并在同样温度条件下对54个混凝土立方体试件(单调升温、单调升温-自然冷却)进行抗压、抗拉强度测试。结果表明,2种升温方式下,GFRP筋与混凝土随温度升高黏结性能退化严重,温度低于120℃时,单调升温对黏结强度退化影响超过循环升温;温度超过120℃时,升温方式对黏结性能衰减程度影响减小;2种降温方式下,单调升温-快速冷却随温度升高黏结性能退化明显,单调升温-自然冷却影响轻微。

不同地质条件对输电铁塔塔基纤维增强聚合物筋混凝土粘结性能的影响

通过试验,研究了酸环境、碱环境、盐环境和湿环境四种不同地质条件对纤维增强聚合物筋粘结强度的影响。研究结果表明,酸性环境条件下纤维增强聚合物筋混凝土粘结强度有所降低,而湿环境、碱环境与盐环境下纤维增强聚合物筋混凝土粘结强度有一定程度的提高。输电铁塔混凝土塔基破坏是输电塔线体系破坏的一种形式,局部采用纤维增强聚合物筋代替钢筋有较好的效果。

纤维增强聚合物束筋应用中若干问题的探讨

针对纤维增强聚合物束筋的应用,探讨了纤维增强聚合物束筋的材料合理组成、性能、破坏依据等问题,简要介绍了其发展应用的过程。

用于桥面铺装层的玄武岩纤维增强聚合物混凝土试验研究

在论文的研究中,重点对用于桥面铺装层的玄武岩纤维增强聚合物混凝土试验进行了研究,研究表明,玄武岩纤维与丁苯乳液联合能够提高混凝土的抗压能力、抗折能力、干缩能力以及微观样貌等,但应对纤维的产量进行控制,方能促使混凝土的性能最大化。

玄武岩纤维增强地质聚合物混凝土的冲击压缩试验研究

采用100mm分离式霍普金森压杆(SHPB)试验装置,研究了玄武岩纤维增强地质聚合物混凝土在不同应变率下的冲击力学行为,并将其与基体地质聚合物混凝土进行对比分析。研究表明,混凝土是应变率敏感材料,其峰值应力和峰值应变表现出显著的应变率强化效应;玄武岩纤维对地质聚合物混凝土具有较好的增韧作用,韧性随纤维掺量的增加而提高,其中体积掺量为0.3%时最佳,但强度反而降低。

纤维增强聚合物(FRP)筋性能研究现状

针对纤维增强聚合物(FRP)筋性能进行了研究。

纤维增强聚合物(FRP)筋混凝土受弯构件性能研究现状

FRP(Fiber Reinforcement Polymer)筋材是由多股连续纤维通过基底树脂材料浸渍后,再经过特制的模具挤压和拉拔成型的。目前用于土木工程结构中的FRP筋材主要有三种:玻璃纤维增强聚合物筋(GFRP筋)、碳纤维增强聚合物筋(CFRP筋)、芳纶纤维增强聚合物筋(AFRP筋)。

玄武岩纤维增强塑料筋耐腐蚀性研究

玄武岩纤维增强塑料筋作为一种新型的建筑材料,用来代替钢筋用在海工等腐蚀性较强的环境中的混凝土内,是解决混凝土钢筋锈蚀带来的耐久性问题。首先研究了玄武岩纤维筋在常温下长期浸泡在5%氯化钠溶液、饱和氢氧化钙溶液和5%氯化钠与饱和氢氧化钙混合溶液中力学性能的变化情况,以此来判断玄武岩纤维增强塑料筋的耐腐蚀情况,然后考察了相同介质中不同温度对玄武岩纤维增强塑料筋及其原材料抗腐蚀性能的影响情况。结果表明:玄武岩纤维增强塑料筋耐氯化钠盐溶液腐蚀性能较好,而耐碱腐蚀性较差,其原因主要是因为原材料中的连续玄武岩纤维的耐碱性较差。对于将玄武岩纤维增强塑料筋长期使用在混凝土中必须对其耐碱性进行改性。

纤维聚合物增强筋在土木工程中的应用

纤维聚合物增强筋(FRP筋)具有轻质、高强、耐腐蚀、无磁性等优异性能,近年来已开始应用于桥梁、码头、机场、雷达站及岩土工程中,引起了国内外土木工程界的极大关注。本文介绍了FRP筋这一新型材料的主要性能及在国內外土木工程的应用。

玄武岩纤维增强塑料筋混凝土梁受弯性能研究

设计并制作了3根采用玄武岩纤维增强塑料筋(BFRP筋)增强的混凝土梁,并对其进行三分点加载试验,主要测试了构件的开裂荷载、裂缝和挠度发展情况以及极限荷载等。结果表明,受BFRP筋线弹性的材料性质、较低的弹性模量等因素的影响,BFRP筋混凝土梁的受弯工作具有以下特点:(1)构件均发生脆性破坏;(2)构件的开裂荷载和开裂前的挠度受BFRP筋配筋率的影响很小;(3)构件的极限荷载随BFRP筋配筋率的增加而增大;(4)构件的荷载-挠度曲线在混凝土开裂前后均为线性,其转折点对应构件开裂。

纤维增强地质聚合物混凝土早期冲击力学性能的对比研究

为对比研究玄武岩纤维和碳纤维对地质聚合物混凝土(geopolymeric concrete,GC)早期冲击力学性能的改善效果,首先以矿渣与粉煤灰作为原材料,并采用液体硅酸钠与NaOH作为碱激发剂,配制了纤维体积掺量分别为0、0.1%、0.2%、0.3%的玄武岩纤维增强地质聚合物混凝土(basalt fiber reinforced geopolymeric concrete,BFRGC)和碳纤维增强地质聚合物混凝土(carbon fiber reinforced geopolymeric concrete,CFRGC),再采用Φ100 mm霍普金森压杆(split Hopkin-son pressure bar,SHPB)试验装置测试了两种材料3d、7d的冲击力学性能,并对试验进行对比分析。结果表明:纤维增强地质聚合物混凝土(fiber reinforced geopolymeric concretes,FRGCs)早期冲击力学性能具有显著的应变率相关性;BFRGC的早期动态强度特性优于CFRGC;BFRGC在10—102s-1范围内的能量吸收能力与CFRGC的相当,但BFRGC相对于CFRGC在吸收冲击能上的优势,将会随着应变率的增加而越发明显。对比可知:BFRGC较CFRGC而言,具有更加优越的早期冲击力学性能,主要体现在动态强度和能量吸收能力上。