玄武岩纤维增强水泥基材料与BFRP筋的黏结性能研究

文中利用中心抗拔试验研究了玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)筋和玄武岩纤维增强水泥基材料(BFRCM)的黏结滑移性能,分析了筋材种类、基体种类、筋材直径、锚固长度对黏结性能的影响,在此基础上,提出了BFRP筋和BFRCM的三阶段黏结滑移本构模型。结果表明,BFRP与混凝土的黏结强度高于钢筋,BFRP筋与砂浆的黏结强度略小于与混凝土的黏结强度,BFRP筋直径和砂浆中的纤维体积掺量均与黏结强度呈反比。此外,分析显示黏结滑移曲线可分为微滑移段、滑移段、下降段和残余段,利用CMR模型上升段、连续曲线模型下降段和GFRP/钢绞线复合筋模型的残余段建立了BFRP筋-BFRCM的高精度黏结滑移模型。该研究为BFRP筋和BFRCM的工程应用提供了重要的研究基础。

玄武岩纤维布(BFRP)加固钢筋混凝土方形截面柱力学性能的分析

本文借助大型有限元分析软件ABAQUS对混凝土方形截面柱进行轴心受压仿真模拟,观察未加固方柱和加固后的方柱极限承载力变化情况和破坏形态,分析比较加固后的效果,发现加固后的方柱极限承载力明显高于未加固方柱,并随着加固层数的增加,方柱的极限承载力也明显提高,但提高幅度先大后小,最后趋于固定值.从加固结果可知,加固三层时方柱极限承载力提高幅度最大,此时的玄武岩纤维布利用率最高.

玄武岩纤维布加固技术对不同火灾受损混凝土的应用研究

为研究玄武岩纤维布对受损混凝土的力学性能影响,探讨了在不同火灾环境下的混凝土力学性能演变规律,研究了玄武岩纤维布加固层数对受损混凝土力学性能影响。试验结果表明,随着环境温度的增加,混凝土的抗压强度下降速率迅速增加,在受损混凝土上铺贴玄武岩纤维布能够明显的提高混凝土的抗压强度,并且沿混凝土截面满铺玄武岩纤维布的效果较佳,并且间隔一层铺贴2层玄武岩纤维布的效果良好。因此,可以根据实际使用情况选择玄武岩纤维布的铺贴方式和加固方式。

海洋环境下玄武岩纤维布增强混凝土桥墩的耐久性试验研究

为研究海洋环境下玄武岩纤维布对混凝土桥墩耐久性的影响,用混凝土圆柱试件模拟桥墩,对其进行抗压试验。制作未包裹、3条带玄武岩纤维布包裹的和全包裹的3种圆柱体混凝土试件,将试件和玄武岩纤维浸泡在5倍浓度海水中,每隔45d对试件进行抗压试验,并观察玄武岩纤维的表面形态。试验结果表明:相同腐蚀时间下,玄武岩纤维布包裹的试件的抗压强度比未包裹的大,且玄武岩纤维布全包裹的试件的防腐蚀性能优于3条带包裹的试件;在腐蚀初期,玄武岩纤维布包裹的试件的抗压强度降低率较小,随着腐蚀时间的增长,抗压强度降低率显著增大;玄武岩纤维布包裹的试件呈脆性破坏;玄武岩纤维在浸泡约90d出现腐蚀;包裹玄武岩纤维布能有效提高混凝土的耐久性能。

玄武岩纤维布约束混凝土方柱的尺寸效应研究

开展了不同尺寸几何形状相似的玄武岩纤维布约束素混凝土方柱的抗压试验,得到了各试件的抗压强度。试验结果表明试件的抗压强度存在明显的尺寸效应,且随着纤维约束层数的增加,尺寸效应愈明显。最后在试验结果的基础上提出了考虑尺寸效应影响的纤维约束混凝土试件的强度模型,改进后的模型值与试验结果吻合较好。

玄武岩纤维布/不饱和聚酯增强竹木复合板材胶合性能研究

以时间、压力、材料表面处理方式为因素设计正交试验,利用不饱和聚酯树脂作为胶黏剂制备玄武岩纤维布增强竹木复合板材,并对其胶合性能进行了检测。极差分析及验证试验结果表明:在处理时间为90min、压力为1.6MPa、木材及竹黄采用羟甲基间苯二酚(HMR)处理,竹青采用硅烷偶联剂KH550处理的条件下,玄武岩纤维布增强竹木复合板材的胶合性能最好,可以达到相关国家标准的要求。

玄武岩纤维布加固钢筋混凝土梁抗剪承载力试验研究

在试验基础上,对6根玄武岩纤维布加固钢筋混凝土梁的抗剪破坏特征、受剪承载力及影响因素进行研究分析,结果表明,与碳纤维布加固相比,采用玄武岩纤维布加固成本和施工要求较低,且施工较为简便,具有较好的发展前景。

无腹筋BFRP筋玄武岩纤维混凝土深梁抗剪性能试验研究

为研究玄武岩纤维对无腹筋BFRP筋混凝土深梁裂缝开展、破坏形态、跨中挠度、剪切开裂承载力及抗剪极限承载力的影响,以玄武岩纤维体积掺率和纤维长度为参数,设计并制作了5根试验梁,通过四分点集中力加载研究深梁的抗剪性能。结果表明:随着纤维特征参数的增大,构件破坏形态出现由斜压破坏向剪压破坏转变的趋势;与普通混凝土深梁相比,相同荷载作用下,玄武岩纤维混凝土深梁跨中挠度和裂缝宽度均随着纤维特征参数的增大而减小;构件剪切开裂承载力和抗剪极限承载力随着纤维特征参数的增大均有所提高。在考虑玄武岩纤维增强作用的基础上,参照GB 50010—2015规范对玄武岩纤维混凝土深梁抗剪极限承载力进行计算,实测值与计算值基本吻合。

玄武岩纤维布加固钢筋混凝土板的抗爆性能分析

为研究玄武岩纤维布(BFRP)对钢筋混凝土结构的抗爆加固效果,利用LS-DYNA软件建立了空气中接触爆炸条件下BFRP加固钢筋混凝土板的有限元模型。利用流固耦合算法模拟了板的破坏过程,比较了加固前后板的破坏形态、钢筋应力及板底位移,并比较了玄武岩纤维布与碳纤维布(CFRP)的加固效果。发现BFRP能够增强板的刚度,降低钢筋应力,减少局部破坏,但也会加重混凝土保护层的破坏。在与CFRP加固效果相差不大的条件下,BFRP加固板保护层破坏较轻。结果表明,BFRP是钢筋混凝土结构在爆炸荷载下一种经济有效的加固材料。

玄武岩纤维及其格栅布对超高性能水泥基复合材料力学性能的影响规律

通过大掺量超细工业废渣及采用普通工艺成功制备了3类超高性能水泥基复合材料,分别测试了其7,28,90 d的抗压强度和抗折强度,并对其进行了分析。讨论了玄武岩纤维及玄武岩纤维格栅布对其力学性能的影响,并对其弯曲荷载-挠度曲线进行了分析。结果表明,玄武岩纤维体积掺量为0.5%~1.5%时可以提高混凝土的抗折强度和抗压强度,但提高幅度有限,而玄武岩纤维格栅布对提高复合材料的力学性能有明显的效果,表现出良好的增强增韧效果。

玄武岩纤维布加固钢筋混凝土梁受弯受剪承载力计算分析

基于现行混凝土结构加固设计规范关于粘贴纤维增强复合材料加固法的计算理论,分别对玄武岩纤维布和碳纤维布加固钢筋混凝土梁的正截面受弯承载力、斜截面受剪承载力进行计算分析,以探讨玄武岩纤维布对钢筋混凝土梁的加固效果。计算结果表明,设计人员可以方便地按现行加固设计规范对玄武岩纤维受弯、受剪加固进行计算。

玄武岩纤维布约束混凝土柱体的轴压性能试验研究

为了掌握玄武岩纤维（BFRP）布对混凝土柱体的约束效果,通过玄武岩纤维布约束混凝土圆柱体、棱柱体的轴压试验,研究了其破坏形态、应力-应变曲线、峰值应力及峰值应变。试验结果表明：①相比未约束混凝土试件,玄武岩纤维布粘贴2~7层时,约束圆柱体和棱柱体试件的抗压强度分别提高了78.8%~255.1%和125.1%~365.2%,峰值应变分别提高了335.2%~839.4%和418.9%~958.5%;②混凝土试件的抗压强度与约束层数之间近似线性关系;纤维布约束层数相同时,圆柱体试件的抗压强度高于棱柱体;③基于试验数据拟合了玄武岩纤维约束混凝土圆柱体和棱柱体的强度模型,模型与试验数据吻合良好。

基于有限元Abaqus的玄武岩纤维布加固预损钢筋混凝土短梁抗剪性能分析

采用外贴法对6根预损钢筋混凝土短梁进行了抗剪加固试验,加固分别采用玄武岩纤维布全包式、U型加压条式、U型无压条式;并用ABAQUS软件对试验梁进行了数值模拟。研究结果表明,ABAQUS软件模拟的结果与实测值吻合较好;外贴玄武岩纤维布抗剪加固法全包式比U型包裹效果更佳,U型加压条比U型无压条式效果更好。同时指出了ABAQUS软件模拟的不足之处,以期为今后的研究提供参考。

玄武岩纤维布加固钢筋混凝土梁受力性能的研究

通过采用两点对称集中加载的方法,对4根玄武岩纤维布加固的钢筋混凝土梁和1根未加固梁的正截面承载力的对比试验,观测并分析了试验梁发生破坏的全过程、应变分布情况、承载力和延性,并分析了玄武岩纤维布粘贴层数、粘贴锚固方式对加固效果的影响.试验证明玄武岩纤维布加固钢筋混凝土梁符合加固设计规范要求.

基于反射裂缝防治的玄武岩经编纤维布阻裂性能研究

针对沥青路面面层出现的轻度反射裂缝问题,为增强防治措施,本文对玄武岩经编纤维布阻裂性能进行了试验研究。通过冲击韧性试验与动态疲劳试验研究了玄武岩经编纤维布和对照土工合成材料(玻纤格栅、聚酯玻纤布)的防反性能,最后对沥青混合料加铺不同土工合成材料后的抗冲击性能与抗疲劳性能进行了相关性分析。研究结果表明:加铺玄武岩经编纤维布,沥青混合料的冲击韧性可提升70%以上;玄武岩经编纤维布在防治裂缝产生与延缓裂缝扩展方面均表现出了优于玻纤格栅和聚酯玻纤布的能力,在沥青混合料中铺设玄武岩经编纤维布可获得最好的疲劳抗裂性能。铺设土工合成材料后,混合料的冲击韧性与其疲劳寿命相关性较好,采用冲击韧性预估沥青混合料加铺土工合成材料后的抗疲劳性能具有可行性。

玄武岩纤维布加固混凝土偏压柱试验方法研究

基于6根玄武岩纤维布约束混凝土柱的偏压试验和45个玄武岩纤维约束混凝土方形试块的轴压试验,探讨了玄武岩纤维布加固混凝土偏压柱的试验方法以及相关理论分析的可行性,可为同类问题的研究提供参考.

玄武岩纤维布加固钢筋混凝土梁抗剪正交试验研究

文章针对钢筋混凝土梁,采用玄武岩纤维布进行抗剪承载力加固研究,运用正交试验法,选择L9(34)正交表,考虑配箍率、条带宽度、条带间距及纤维布种类4个因素,设计制作了9个试件。研究表明,玄武岩纤维布加固后梁的抗剪承载力平均提高34%,是碳纤维布加固效果的73%;纤维布条带越宽、间距越小,梁的抗剪承载力提高得越多。

玄武岩纤维布抗剪加固破损钢筋混凝土深梁的应变分析

为了研究玄武岩纤维(BF)布抗剪加固破损钢筋混凝土深梁的应变变化规律,对6根破损的钢筋混凝土深梁进行抗剪加固处理,对加固后的钢筋混凝土深梁进行二次加载试验。研究不同剪跨比、不同粘贴方式下钢筋混凝土深梁的破坏过程、破坏形态及玄武岩纤维布和混凝土的应变分布规律以及不同因素对应变分布的影响,为抗剪加固破损钢筋混凝土深梁的理论计算分析奠定基础。

玄武岩纤维布加固损伤RC梁弯曲疲劳试验研究

结合大量混凝土桥梁存在病害需要加固、桥梁主要承受疲劳荷载的实际情况,研究等幅、变幅疲劳荷载下,粘贴不同层数玄武岩纤维布加固预损伤混凝土梁疲劳寿命、刚度退化速率等。结果表明,1等幅、变幅疲劳荷载作用下,粘贴2层、3层玄武岩纤维布较粘贴1层试验梁疲劳寿命均分别提高20%、40%左右;粘贴相同层数玄武岩纤维布时,变幅疲荷载劳作用较等幅疲劳荷载作用试验梁疲劳寿命降低16%左右。2变幅疲劳可显著加快试验梁钢筋应变、跨中挠度发展,其跨中挠度和疲劳次数关系曲线表现为明显"凹"型。3未粘贴纤维布等幅疲劳时试验梁刚度衰减速率为0.313MN·m^2/万次,粘贴1层、2层、3层纤维布等幅疲劳时试验梁刚度衰减速率为0.014MN·m^2/万次左右,粘贴1层、2层、3层纤维布变幅疲劳时试验梁刚度衰减速率为0.050MN·m^2/万次左右,可见粘贴玄武岩纤维布可降低试验梁疲劳刚度衰减速率,变幅疲劳显著增大试验梁疲劳刚度衰减速率。

玄武岩纤维布加固钢筋混凝土短梁抗弯性能试验研究

通过3根玄武岩纤维(Basalt fiber reinforced polymer,简称BFRP)布加固钢筋混凝土短梁的抗弯试验,研究了纤维布层数对加固梁抗弯性能的影响。结果表明,加固梁和普通梁均较符合平截面假定;随纤维布层数的增加,试件的开裂、屈服和极限荷载均增加,加固梁的破坏都为纤维布拉断破坏;钢筋屈服后,纤维布加固可以显著提高加固梁的抗弯刚度,表明纤维布在此阶段发挥的作用最大;普通梁的延性最好,随纤维布层数的增加,加固梁的延性逐渐降低。