基于响应面法的短切玄武岩纤维抹灰砂浆配合比设计

为得到具有最佳力学性能且满足稠度要求的短切玄武岩纤维抹灰砂浆最优配合比,以水胶比、砂胶比、粉煤灰掺量为自变量,以砂浆稠度、抗拉强度、抗压强度、抗折强度为响应目标值,采用响应面法设计Box-Behnke试验,并建立回归模型,实现了满足既定目标稠度为70~110 mm的多目标综合优化,且对所提出的配合比进行验证试验。结果表明:水胶比对短切玄武岩纤维砂浆的稠度和强度有显著影响;最优配合比为水胶比0.35、砂胶比2.0、粉煤灰掺量20%时,其稠度、抗拉、抗压、抗折强度分别为97 mm、1.99 MPa、38.50 MPa、9.59 MPa;对于稠度和抗拉强度,回归模型的预测值和实测值误差低于4%,抗折强度及抗压强度的预测值和实测值误差分别为12%、28%,与玄武岩纤维混凝土抗压强度离散性大的特点一致,验证了响应面法对于短切玄武岩纤维抹灰砂浆配合比优化设计的可行性。

短切聚丙烯纤维对透水混凝土的性能影响

以短切聚丙烯纤维作为增强材料,设计不同尺寸和掺量的短切聚丙烯纤维透水混凝土(CPPFPC),通过试验分析了不同尺寸、不同掺量短切聚丙烯纤维对透水混凝土抗压强度、抗折强度、透水性能及抗冲击性能的影响,结果表明:各尺寸短切聚丙烯纤维掺量为0.2%时,透水混凝土的综合性能较好;短切聚丙烯纤维对透水混凝土的抗压强度、抗折强度及抗冲击性能均有提升,抗折强度提升效果相对于抗压强度较弱,而抗冲击性能提升较为显著。

玄武岩短切纤维在隧道喷射混凝土中的应用

针对普通喷射混凝土的抗变形能力差,混凝土在隧道初期支护喷射施工过程中回弹率大的特点,本文依托巴彭路9标隧道项目,通过对隧道初期支护的普通喷射混凝土中添加玄武岩短切纤维,有效地提高了喷射混凝土的力学及抗渗性能同时,减少了隧道初支施工过程中的混凝土回弹率,为提高隧道初期支护的结构寿命,节约工程成本有着积极意义。

声发射和分形理论的玄武岩纤维高强沙漠砂混凝土受剪梁损伤模型

以新疆地区沙漠砂作为细骨料部分替代工程用砂,并在混凝土中掺入适量玄武岩纤维,制作了9根不同剪跨比、玄武岩纤维掺量和配箍率的玄武岩纤维高强沙漠砂混凝土梁,通过两点对称加载进行受剪破坏试验。基于声发射技术与分形理论对受剪梁损伤演化过程进行研究,定量分析了受剪梁损伤演化与不同变量因素间的规律。研究结果表明:声发射累计能量的增长随梁的破坏过程呈指数趋势,能量参数及梁表面裂缝分形维数随荷载水平的增大而增大,最大分形维数达到1.2068。在相同荷载水平下,当剪跨比为1.5、纤维体积掺量为0.4%时,试验梁损伤最小。建立了基于声发射参数和试验梁表面裂缝分形维数的受剪损伤模型。

玄武岩纤维混凝土板冲切试验与承载力分析

为探究玄武岩纤维对混凝土板抗冲切性能的增强效果,基于我国现行规范对此类构件冲切承载力计算方法提出修正建议。以纤维体积掺量(0%、0.1%、0.2%、0.3%)与纤维长度(12 mm、18 mm)为变量,对7个混凝土板试件进行冲切试验,研究各参数对试件极限承载力的影响,建立经试验验证的有限元模型并进行扩参数分析。结果表明:玄武岩纤维混凝土板的极限承载力随体积掺量的增加呈先增大后减小的趋势,掺入长度为12 mm、18 mm的玄武岩纤维的试件较对比试件冲切承载力提升显著,最大提高幅度分别为40.9%和37.3%;纤维长度为12 mm,体积掺量为0.4%时,对混凝土板的抗冲切性能改善效果最佳。我国《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)的冲切承载力计算值较试验结果偏于保守,考虑玄武岩纤维阻裂作用对临界截面周长的影响,对规范中的冲切承载力计算公式进行修正。

短切玄武岩纤维混凝土构件抗氯盐侵蚀试验

通过设计的人工气候环境下的混凝土侵蚀试验,分析了弯曲荷载作用下掺玄武岩纤维梁和无纤维梁混凝土中氯离子浓度分布。结论表明:掺加玄武岩纤维后,纯弯段混凝土中的氯离子浓度降低。

短切玄武岩纤维增强环氧树脂复合涂层的制备及性能研究

目的研究玄武岩纤维/树脂基体界面对涂层性能的影响,通过界面结构的调控提升复合涂层的综合性能。方法采用酸刻蚀、活化和化学接枝等改性方法处理短切玄武岩纤维,制备短切玄武岩纤维增强环氧复合涂层。通过扫描电子显微镜、硬度测试、摩擦磨损测试、热重分析、电化学测试等方法研究短切玄武岩纤维不同表面改性方法(酸刻蚀、酸刻蚀+化学接枝、活化处理、活化+化学接枝)和添加量对涂层硬度、摩擦磨损性能及腐蚀防护性能的影响。结果4种表面改性方法均对短切玄武岩纤维的表面活性有提升效果,改善了短切玄武岩纤维与环氧树脂的相容性。其中,活化+化学接枝协同改性的效果最为显著,经过该方法改性后,复合涂层的硬度、耐磨性、耐热性显著提高。与环氧涂层相比,复合涂层的摩擦因数降低了0.113,硬度提高了32.59%,相同温度(320℃)下的重量损失降低了5%。同时,复合涂层的耐蚀性也显著增强,浸泡133 d后的涂层阻抗值仍保持1×10^(8)Ω·cm^(2)以上。结论表面改性使短切玄武岩纤维与环氧树脂之间相容性增强,进而形成了强有力的相互作用与结合,使得环氧涂层的硬度、耐磨性能、耐热性能和腐蚀防护性能显著提升。

短切玄武岩纤维混凝土的力学性能试验研究

通过力学性能对比试验,研究了短切玄武岩纤维对混凝土试件破坏模式及力学性能的影响.结果表明,短切玄武岩纤维混凝土的破坏呈明显的延性特征,玄武岩纤维显著提高了混凝土的抗弯拉强度和弯曲韧性,短切玄武岩纤维混凝土试件的弯拉强度较基体混凝土提高了61.4%,其弯曲韧性指数是基体混凝土的5.6倍;同时,玄武岩纤维延缓了混凝土抗压、抗拉强度的发展,短切玄武岩纤维混凝土试件的7天抗压、劈裂抗拉强度分别是其28天强度的78.7%、66.1%,而基体混凝土试件的7天抗压、劈裂抗拉强度分别是其28天强度的92.8%、69.8%.

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。

短切玄武岩纤维自密实混凝土力学性能的试验研究

研究了不同体积掺量短切玄武岩纤维对C50自密实混凝土的工作性能、立方体抗压、轴心抗压、劈拉、抗折强度等的影响,并与普通自密实混凝土进行了对比。结果表明,在混凝土基体不变情况下,掺入玄武岩纤维后自密实混凝土工作性能、立方体抗压强度和弹性模量略有下降;其体积掺量为1.2‰时,28d和60d劈裂强度分别提高18%和11%,抗折强度提高25%。

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。

碳纤维短切丝对水泥混凝土梁性能的改善试验研究

随着工程建设环境越来越复杂,混凝土材料抗裂与抗折性能不足的缺点也显得尤为突出.本文通过掺入碳纤维短切丝的方式改善混凝土梁抗折性能的试验,重点分析了达到最佳抗折效果时碳纤维短切丝的长度与掺量.试验结果表明,当掺入长度为6 mm,掺量为1.0%的短切丝时,对混凝土梁的抗折性能综合提升效果最佳.

基于竹纤维和钢丝网增强的玄武岩筋混凝土梁抗弯延性试验研究

为研究竹纤维和钢丝网对玄武岩纤维筋混凝土梁抗弯延性的影响,该研究以竹纤维长度(0 mm、30 mm、45 mm)及钢丝网布置范围(无、1/2最大弯矩点间布置、全梁段布置)为变量,对7根基于竹纤维和钢丝网增强的玄武岩纤维筋混凝土梁进行了弯曲破坏试验,对其初裂荷载、裂缝开展、极限荷载、变形情况等进行了检测.通过试验数据分析了纤维长度和钢丝网布置范围对试件抗裂、抗变形性能的影响;借助函数模型得到7根试验梁的等效屈服点,计算出了试件的延性系数.结果表明竹纤维和钢丝网的掺入使玄武岩纤维筋混凝土梁的开裂荷载提高了12%~68%,减小了裂缝分布间距及长度发展速度,同等荷载下试验梁的变形减小,延性系数增大了1.58%~31.75%.

玄武岩纤维布抗剪加固受损混凝土短梁研究

为了研究玄武岩纤维布加固受损混凝土短梁的抗剪性能,采用BFRP布外贴法对6根受损混凝土短梁进行抗剪性能的试验研究和理论分析。研究结果表明,受损混凝土短梁外贴BFRP布加固后,抗剪承载力有所提高、跨中挠度有所减小,加固后试件抗剪承载力提高幅度最高可达31.6%;剪跨比和加固方式对加固后受损梁的抗剪性能有不同程度的改善。采用拉-压杆模型对抗剪加固的受损短梁抗剪承载力计算更为简洁准确;采用BFRP布对受损混凝土短梁的抗剪加固具有可行性。

碳纤维网与短切丝协同增强混凝土梁试验研究

分析了碳纤维网的密度、层数与预埋位置以及碳纤维短切丝的长度与掺量对混凝土梁抗折性能的影响。结果表明:预埋碳纤维网与掺入碳纤维短切丝均能显著提升混凝土梁的抗折性能;碳纤维网密度为20 mm×20 mm时,距混凝土梁上表面125 mm时的增强效果最佳;双层碳纤维网的增强效果明显优于单层碳纤维网;同时掺入碳纤维短切丝可继续提升混凝土梁的抗折性能,且掺量2%、长度6 mm的碳纤维短切丝提升效果最佳。

短切玄武岩纤维混凝土力学性能与应用

介绍短切玄武岩纤维混凝土基本力学性能及应用。

短切玄武岩纤维增强混凝土力学性能的试验研究

对玄武岩纤维的研究已成为目前国内外研究的热点。在混凝土中掺加乱向短切玄武岩纤维后,其强度及抗裂性能均会得到改善。完成了涉及6种长径比和5种体积掺量的194个试件的试验,对短切玄武岩纤维体积掺量、长径比等因素对混凝土抗压、劈拉、弯拉强度的影响进行研究,积累了大量的数据,为进一步研究奠定了基础、积累了经验。

玄武岩纤维在桥梁抗裂中的应用研究

为研究玄武岩纤维在桥梁抗裂中的应用,以纤维长度及纤维体积分数为自变量,分别对掺加了玄武岩纤维长度为11、25 mm,体积分数为0.2%、0.3%的4根单变量试验梁和1根空白对照梁进行静载试验,对试验梁的开裂荷载、裂缝宽度及挠度进行监测。结果表明,在混凝土中掺加玄武岩纤维后,梁体开裂时的荷载显著增大,梁体产生的裂缝发展得更加缓慢,裂缝宽度和跨中挠度降低,说明玄武岩纤维能够提高桥梁的抗裂性能及整体刚度。

冻融作用下短切玄武岩纤维混凝土损伤演化及动态力学性能研究

冻融环境会对混凝土材料造成损伤,基于试验研究短切玄武岩纤维(6 mm)混凝土在冻融循环作用下的损伤演化规律及动态力学特性,采用非金属超声波检测仪测量纤维掺量为0%、0.2%、0.4%、0.6%时玄武岩纤维混凝土在不同冻融循环次数下(0次、25次、50次、75次、100次、125次)的纵波波速,利用霍普金森压杆进行短切玄武岩纤维混凝土动态单轴压缩试验,分析纤维掺量及冻融循环次数对玄武岩纤维混凝土质量、纵波波速及动态力学性能的影响规律,并结合电镜扫描(SEM)观察冻融循环作用下试件内部微观结构。结果表明:冻融作用会使混凝土材料发生疲劳损伤,材料表面发生剥落破坏,质量减小,纵波波速降低,玄武岩纤维的掺入会增加试件整体性,降低冻融作用对混凝土产生的疲劳损伤,掺量为0.4%时效果最佳;冻融循环使试件在动载作用下动态峰值应力、弹性模量及韧性降低,峰值应变增加,相同冻融次数下随着纤维掺量的增加,试件韧性先增大后降低;SEM试验结果表明冻融循环作用会使混凝土内部裂纹扩展,增大损伤程度,纤维的掺入会降低试件冻融损伤程度。

短切玄武岩纤维对贫混凝土工作性能影响研究

介绍了短切玄武岩纤维的化学组成、性能特点、生产工艺流程,以及分析纤维的物理力学性能,通过用坍落度法不同掺量的玄武岩纤维贫混凝土拌合物的稠度进行试验,研究玄武岩纤维对贫混凝土工作性的影响,提出了适合大面积施工的水灰比,建议在掺加玄武岩纤维的施工路段采用水灰比0.95,未掺加玄武岩纤维的施工路段采用水灰比0.9。