玄武岩纤维水泥胶砂力学性能试验研究

为了研究长度为12 mm的玄武岩纤维对改善水泥胶砂力学性能效果,通过室内试验和微观结构扫描相结合的方法开展不同期龄玄武岩纤维水泥胶砂试件的抗折强度、抗压强度以及微观结构测试研究,结果表明:当玄武岩纤维掺量低于2%时,拌和物的和易性和泌水性较好,试件收面容易;当玄武岩纤维掺量为0.31%时,试件密度平均值最大,此时砂浆和纤维连接最为紧密;掺少量(0.31%)的玄武岩纤维在一定程度上有助于提高水泥胶砂试件的早期抗折强度,掺量过多会使试件整体结构松散,导致抗折强度和抗压强度有所降低。

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。

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。

聚甲醛-玄武岩混杂纤维增强砂浆力学性能

采用混掺聚甲醛(POM)纤维和玄武岩纤维(BF)的方法制备了一种多尺度纤维混杂体系的复合材料,研究了其抗折强度、抗压强度、弯曲韧性及直接拉伸强度等基本力学性能,并通过扫描电子显微镜和数码电子显微镜对其微观结构进行分析。抗折、抗压强度试验结果表明,混掺两种纤维试样的抗折强度和早期抗压强度均明显优于单掺POM纤维试样,然而,28 d抗压强度有小幅下降;三点弯曲试验结果表明,单掺POM纤维可以改善水泥基材料的韧性并提高材料的等效弯曲强度,混掺BF后,等效弯曲强度进一步提高。微观分析结果表明,POM纤维和BF与基体结合紧密,两种纤维在宏观和微观尺度上均起到协同作用,共同发挥阻止裂纹扩展的作用,从而改善水泥基复合材料的韧性并提高强度。

玄武岩纤维支护砂浆动态力学性能

为研究玄武岩纤维(basalt fiber,BF)砂浆在复杂地下环境中应用于支护的可行性,做了4种不同掺量(0、0.2%、0.4%、0.6%)的BF砂浆,采用Φ74 mm的变截面霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)装置测试动态抗压强度,万能试验机测试静态单轴抗压强度。对比分析动态抗压强度、极限韧性、峰值应变、动态增长因子,研究BF砂浆的动态力学性能。结果表明,水泥砂浆掺加BF具有较好的抗冲击性能,随着BF掺量的增加,砂浆的峰值应力,极限韧性,峰值应变,动态增长因子均有所提升。BF掺量在0.6%时,相同应变率下的峰值应力最大,80 s^(-1)应变率下的峰值应变提升19.26%,在65 s^(-1)之后极限韧性提升最大,动态增长因子增加最快。BF掺量越多,砂浆冲击后形成的碎块粒度越大,扫描电镜分析与破坏形态均能说明BF可以在砂浆内部形成良好的约束作用。

纤维对装配式建筑砂浆强韧化作用及机制研究

水泥基复合材料是装配式建筑结构最重要的材料之一,为探究玄武岩纤维对其强韧化效果及作用机制,研究玄武岩纤维掺量、形态等特征参数对高性能砂浆的抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度和弯曲韧性的影响规律,并结合扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、接触角(OCA)和压汞(MIP)等测试方法分析玄武岩纤维对高性能砂浆作用机制。结果表明:玄武岩纤维可有效提升高性能砂浆抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度和弯曲韧性,随着纤维掺量的增加,提升效果先增大后降低,适宜掺量为1%,相同条件下树脂铰联化玄武岩纤维(BF-Ⅱ)增强效果优于短切玄武岩纤维(BF-Ⅰ)。BF-Ⅱ表面粗糙与砂浆机械互锁作用更强,BF-Ⅰ表面光滑但与砂浆分子间作用力更强。纤维表面附着大量水泥水化产物,随着龄期的延长增强效果更加显著。添加纤维后,砂浆的最可几孔径变小、孔隙率及多害孔比例均得到降低,有效提高砂浆的性能。

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.

裂缝综合修补技术试验研究

混凝土裂缝几乎是不可避免的,但大部分裂缝均可通过修补使混凝土结构恢复原有功能。本研究分别采用玄武岩纤维水泥砂浆结合灌浆法对受弯混凝土梁进行了综合修补裂缝试验研究对比,结果发现,这种新的修补方法可使新补混凝土层中的收缩裂缝与受力裂缝得到明显控制,使修补结构获得良好的整体性,明显提高粘结界面的抗疲劳性能,使修补结构的耐久性得到有效提高。

BFRC中玄武岩纤维的分散性与胶砂流动性

通过机械力及材料间的摩擦并不能使玄武岩纤维有效分散于水泥砂浆基体中。选用羧甲基纤维素(CMC)作为分散剂,采用超声波振荡,当胶砂流动度大于170mm时,实现了玄武岩纤维在水泥基体中的均匀分散。CMC分散剂有助于纤维分散,其水溶液质量分数宜保持在1.56%～1.77%间,温度宜控制在40～44℃。随着纤维含量的增加,玄武岩纤维增强水泥基复合材料(BFRC)的胶砂流动性逐渐降低,粉煤灰掺量达20%以上时,BFRC的胶砂流动性显著提高,掺量不超过25%时,BFRC的28d抗折、抗压强度均有所提高。

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。

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。

玄武岩纤维增强水泥胶砂韧性性能研究

文章采用准静态试验研究了玄武岩纤维水泥胶砂F-δ曲线,发现曲线并没有明显的初裂点,且应力软化阶段非常短,常用的国内外混凝土韧性评价标准不适用于低掺量玄武岩水泥胶砂的韧性评价;借鉴挪威NBP No.7标准,取水泥胶砂加载试验中峰值荷载前后各0.10mm对应的强度来进行韧性评价,发现随着玄武岩纤维掺量的增加,水泥胶砂开裂前后0.10mm挠度处的强度不断增加,说明纤维水泥胶砂具备了一定的开裂后继续承载的能力;通过动态疲劳试验研究了4种应力水平下的玄武岩纤维水泥胶砂的疲劳寿命,并在Weibull概率分布条件下拟合了lg S-lg N曲线,试验表明,一定体积掺量的玄武岩纤维可大幅提高水泥胶砂的疲劳性能,但纤维掺量过高会导致疲劳寿命变异较大;以疲劳方程为依据,计算了纤维水泥胶砂的强度强化系数CI,此系数可一定程度上反映材料的韧性。

BFRP网格-PCM薄面黏贴加固钢筋混凝土板抗弯性能

针对老旧桥梁桥面板出现结构损伤与材料老化,结合玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)网格与聚合物砂浆(PCM)提出一种新的加固技术以提升钢筋混凝土板的抗弯性能。首先,采用双剪试验研究BFRP网格与混凝土界面的黏结荷载,共制备18个试件,试验变量包括网格种类、网格厚度、PCM种类以及界面剂;其次,浇筑6块钢筋混凝土板,通过四点弯曲试验系统地分析网格种类、网格厚度、网格布置方式以及PCM种类对加固板抗弯性能的影响。研究结果表明:界面剂能有效提高BFRP网格与混凝土之间的黏结荷载;当BFRP网格与混凝土表面的黏结长度大于有效黏结长度时,BFRP网格强度利用率达到90%以上,黏结荷载高于相同情况下玄武岩纤维布/BFRP板与混凝土的黏结荷载;BFRP网格与PCM形成的薄面加固层能显著提高钢筋混凝土板的开裂荷载、屈服荷载以及极限荷载,同时减小最大裂缝宽度并改善裂缝分布;在整个加载过程中,BFRP网格-PCM薄面加固层与混凝土板协同变形,加固板最终发生混凝土压碎或FRP网格断裂破坏,并未出现剥离破坏;传统钢筋混凝土构件抗弯承载力计算方法适用于预测BFRP网格加固后板的抗弯承载力。

玄武岩纤维水泥砂浆的力学性能研究

以有机聚丙烯纤维为对比,进行了无机玄武岩纤维水泥砂浆的抗压、抗折、抗拉伸及抗弯系列力学性能试验研究。研究结果表明:在最佳掺量下,玄武岩纤维水泥砂浆的各种力学性能优于聚丙烯纤维水泥砂浆;玄武岩纤维对水泥浆体早期具有显著的增强作用,但降低了水泥砂浆的28d强度;掺入玄武岩纤维可以增加砂浆的韧性,对砂浆的抗拉强度改善起到了一定作用;玄武岩纤维对砂浆的抗弯破坏强度改善不显著,但明显增大了相同荷载下试件的挠度。

改性玄武岩纤维对矿渣水泥砂浆性能的影响

采用低温等离子接枝方式对玄武岩纤维(BF)进行改性处理,研究了接枝介质(水、丙烯酸、乙醇)和处理时间(10、20、30、40 min)对BF表面接触角和比表面积的影响,并研究了接枝改性BF对矿渣水泥砂浆力学性能的影响。结果表明:经过接枝改性处理后,BF的表面亲水性增强,粗糙度增大;当接枝介质为水、丙烯酸、乙醇时,试件的28 d抗压强度与空白组和掺未改性BF试件相比均变化不大,但28 d抗折强度均明显增大,其中,接枝介质为乙醇改性BF试件的28 d抗折强度最高,韧性最好,这是由于接枝改性BF与基体之间的黏结力增大所导致的。

聚乙烯醇-玄武岩混掺纤维水泥砂浆性能研究

为获得应用性能更好的水泥基复合材料,以聚乙烯醇纤维与玄武岩纤维为混掺对象,保持纤维总体积掺量不变,通过设计不掺纤维、单掺聚乙烯醇纤维、单掺玄武岩纤维以及不同纤维比例混掺等对比方案,对水泥砂浆的流动性、抗压、抗折强度以及干缩性能等进行了研究。结果表明:适当比例的聚乙烯醇纤维和玄武岩纤维混掺,能有效提升水泥砂浆的综合性能;聚乙烯醇纤维和玄武岩纤维体积比为2∶3时,砂浆的韧性、抗裂性均最佳,为最优配比。

玄武岩纤维修复加固综合法修补混凝土结构裂缝的研究

混凝土裂缝的存在将会影响构件的耐久性,严重者还会影响结构的承载能力,因此,多数情况下需要对混凝土裂缝进行修复处理.由于常用的裂缝修复技术多种多样,使得裂缝修复具有一定复杂性,部分工程由于修复技术选用不合理而出现二次开裂情况.本研究提出裂缝修复加固综合法,采用玄武岩纤维水泥砂浆和灌浆法修补混凝土裂缝,同时在梁底粘贴玄武岩纤维布提高构件抗弯承载力,试验研究表明,该综合修复技术既提高了构件的抗裂度和刚度,增强二次抗开裂能力,又有效提高受弯构件的抗弯承载力,达到综合修复的效果,经济效益优于目前常用修复技术.

钢筋混凝土梁新旧裂缝综合修补技术研究

混凝土结构裂缝几乎是不可避免的,但大部分裂缝都可以通过修补使混凝土结构物恢复原有功能.为了提高混凝土结构的耐久性,增强混凝土结构的使用功能,可以对混凝土结构构件中出现的裂缝进行修复.本研究提出了新旧裂缝综合修补技术,采用玄武岩纤维水泥砂浆结合灌浆法对混凝土梁进行裂缝修补试验研究,结果发现,这种综合修补方法可以使新补混凝土层中的收缩裂缝与受力裂缝得到明显控制,使修补结构获得良好的整体性,明显提高粘结界面的抗裂性能,使修补结构的耐久性得到有效提高.

玄武岩纤维对水泥砂浆性能的影响

为研究玄武岩纤维对水泥砂浆各项性能的影响,在水泥砂浆中分别掺入体积率为0%、0.08%、0.16%、0.24%、0.32%的玄武岩纤维,研究水泥砂浆流动性、孔隙率、吸水性、表观密度、力学性能、干燥收缩性能的发展变化规律。结果表明:随着玄武岩纤维掺量的提高,水泥砂浆流动性和表观密度降低,孔隙率和吸水性提高。28 d龄期时,随着玄武岩纤维掺量的增大,水泥砂浆的抗压强度降低,劈裂抗拉强度先提高后降低,拉压比增大;3 d龄期时,随着玄武岩纤维掺量的增大,水泥砂浆的抗压强度和劈裂抗拉强度先提高后降低,拉压比增大;3 d龄期的拉压比大于28 d龄期。水泥砂浆干燥收缩性能随着玄武岩纤维掺量的增大而降低。综合考虑玄武岩纤维对水泥砂浆各项性能的影响,建议玄武岩纤维最优掺量为0.24%。

关于碱矿渣水泥砂浆的力学性能研究

论文通过试验改变纤维种类和体积,对碱矿渣水泥砂浆的早后期抗析、抗压强度变化进行试验研究,结果标明:将品种不同的两种纤维(玄武岩和聚丙烯)适量掺入砂浆中,会使碱矿渣水泥沙浆的后期力学性能有所提高,且在玄武纤维掺量为0.2%、聚丙烯纤维掺量为0.1%时最佳,由此可知,适量的两种纤维复掺对砂浆力学性能的改善有一定帮助。