玄武岩纤维再生混凝土高温水冷损伤试验研究

为研究消防喷水灭火对纤维再生混凝土力学特性的影响,以玄武岩纤维(BF)体积掺量和历经最高温度为变化参数,共设计90个玄武岩纤维再生混凝土(BFRC)标准立方体试块,进行高温喷水冷却和抗压强度—声发射(AE)试验,探讨BF体积掺量和历经最高温度对BFRC力学性能的影响。结果表明,当温度升到1 000℃,试块表面脱落,骨料全部露出,试块的完整性遭到严重破坏;试块的剩余抗压强度在温度为200~400℃时下降趋缓,抵抗高温的效果明显;BFRC的高温喷水冷却受压损伤过程可分为初期压密与裂纹萌生阶段、裂纹扩展汇集阶段和峰后破坏阶段,各阶段的声发射振铃累计计数具有明显差异;拟合得到消防喷水灭火后BFRC抗压强度计算公式,可为评估不同BF体积掺量及历经最高温度对BFRC抗压强度的影响提供参考。

冲击荷载下高强混凝土动力特性及破碎特征研究

为探究粉煤灰替代率和细集料类型对高强混凝土冲击压缩性能的影响,以粉煤灰替代水泥比例为0、10%、15%、20%、25%为胶凝材料,玄武岩机制砂和天然砂为细集料配制C80高强混凝土,利用分离式霍普金森杆对其开展冲击压缩试验,计算破碎体分形维数量化混凝土破碎特征,并借助扫描电镜(SEM)分析混凝土微观形貌。结果表明:机制砂混凝土(MSC)的峰值应力和韧性均高于天然砂混凝土(NSC);随着粉煤灰替代率增加,混凝土峰值应变逐渐降低;当粉煤灰替代率10%时,混凝土的峰值应力和韧性均达到最高值,且破碎体分形维数最小、平均块径最大、综合表现的破碎特征最简单;与未掺粉煤灰组混凝土相比,粉煤灰替代率10%时混凝土的微观形貌致密,孔隙数量减少,整体密实度提升。

高温处理对玄武岩纤维抗拉强度和结构的影响

本工作选取山东某地的玄武岩矿石为原料,制备了连续玄武岩纤维,并在空气气氛条件下,对玄武岩纤维进行200~900℃的高温热处理。采用多种现代分析测试手段,研究了热处理温度对玄武岩纤维的抗拉强度、表面形貌、微观结构及析晶行为的影响。结果表明:随着热处理温度的升高,纤维的抗拉强度呈近线性下降趋势;纤维表面出现沿轴向裂纹分布的缺陷且数量增多,损伤程度增大;纤维内部单元无序化程度增加,结构逐渐解聚;800℃热处理后,主要析晶相为辉石相与磁铁矿相,900℃热处理后出现赤铁矿相。

玄武岩纤维在高温环境下的耐久性研究

对国内生产的3种连续玄武岩纤维的耐高温性能进行了研究。玄武岩纤维单丝拉伸强度表明,随着温度的升高,玄武岩纤维的耐高温性能变差,并且高温处理后质量有所损失。通过对比几种连续玄武岩纤维的质量损失率发现在高温过程中纤维表面的浸润剂也随之分解。显微镜观察纤维形貌发现,700℃高温处理后,3种玄武岩纤维的直径均略有减小,纤维的颜色发生改变。

峨眉山二滩高钛玄武岩Zr/Hf分异的指示意义

对峨眉山二滩高钛玄武岩高场强元素的研究表明,Zr/Hf比值出现了明显分异,可分为高Zr/Hf组和低Zr/Hf组两组玄武岩。Zr/Hf比值的分异与岩浆结晶分异作用无关,而是由部分熔融和地幔源区的不同所导致,暗示高Zr/Hf组和低Zr/Hf组玄武岩分别具有不同的部分熔融条件和不同的地幔物质组分。

纤维增强地聚物混凝土高温后抗折性能

以粉煤灰为原材料,并在其中掺入了玄武岩纤维短切丝,制备了玄武岩纤维增强地聚物混凝土,测试了其抗压和抗折强度,并研究了高温(400℃,600℃和800℃)作用对其抗折强度的影响,利用扫描电子显微镜对其微观结构进了观察和分析。试验结果表明,掺入玄武岩纤维切丝后,混凝土的抗压强度提高约25%,抗折强度提高超过10%;高温作用后,混凝土的抗折强度显著降低,纤维的增强效果也随着温度的升高明显减弱,在600℃后几乎失去增强效果。显微分析显示,纤维丝的存在能有效限制混凝土砂浆中裂缝的开展;高温后,混凝土内部的骨料强度降低,在加载时多被压碎,因而混凝土的强度具有较大幅度的降低,抵消了纤维的增强效果。

玄武岩纤维增强大掺量矿物掺合料高强混凝土试验研究

为了研究玄武岩纤维增强高强混凝土(HSC)的增韧阻裂性能,采用腐蚀失重指标和环境扫描电镜(ESEM)微观分析方法,研究了不同玄武岩纤维耐碱腐蚀行为;在此基础上,系统地研究了玄武岩纤维种类及长度对大掺量矿物掺合料高强混凝土抗折强度、弯曲韧性、阻裂性能和收缩性能的影响.试验结果表明:玄武岩纤维具有较好的耐碱性,能显著提高HSC的弯曲韧度和阻裂性能,而且掺玄武岩纤维(Vf=0.3%)的HSC开裂指数仅为基准混凝土的6.7%;此外,玄武岩纤维对HSC抗折强度提高不大,对干缩性能也有一定的负面影响.

高温后玄武岩纤维混凝土力学性能试验研究

为了研究高温后玄武岩纤维增强混凝土(BFRC)的力学性能,对其受压性能、弹性模量、劈裂受拉性能进行了试验研究。结果表明:随着温度升高,BFRC的抗压强度降低。在相同温度下,随着玄武岩纤维含量的增加,BFRC的抗压强度先增大然后减小。400℃后,BFRC的弹性模量随温度的升高而减小,其下降速度远快于抗压强度的下降速度。温度对BFRC的抗拉强度有很大的影响。随着玄武岩纤维含量的增加,在一定温度下混凝土的劈裂抗拉强度在增加。

玄武岩纤维对沙漠砂高强混凝土性能研究

通过正交试验,以粉煤灰掺量、玄武岩纤维掺量、沙漠砂替代率为变量,通过合理设计坍落度试验、力学强度试验,对比评价了粉煤灰掺量、沙漠砂替代率、纤维掺量对其工作性、力学性能的影响规律,得出基本最优组合为A2C2(粉煤灰掺量10%+沙漠砂替代率20%);在此基础上,研究玄武岩纤维(0.5%、1.0%、1.5%)对沙漠砂高强混凝土抗裂性影响规律,研究结果表明:玄武岩纤维能够有效抑制混凝土早期开裂,当纤维掺量为1%时,抑制率高达为49.5%。并通过扫描电镜试验对玄武岩纤维混凝土的微观结构进行分析,结果表明:玄武岩纤维能够改善混凝土内部结构,提高混凝土的整体性和密实度,进而改善混凝土的宏观性能。最终推荐最佳配合比组合为A2B2C2(粉煤灰掺量10%+玄武岩纤维掺量1%+沙漠砂替代率20%)。

雅砻江官地水电站高强度玄武岩制砂的初步实践

介绍了官地水电站打罗人工砂石系统的布置、工艺设计、设备优选、制砂工艺优化、石粉回收等关键技术,对高强度玄武岩人工砂石系统制砂工艺设计、运行及管理的方法进行了探讨。

玄武岩纤维与粉煤灰改性高强混凝土力学性能研究

将纤维材料加入混凝土中可以有效提高混凝土的使用性能和服务年限。基于此,制备了不同玄武岩纤维体积掺量的粉煤灰改性高强混凝土试件,分别测试了玄武岩纤维高强混凝土的坍落度、扩展度以及标准养护7 d、15 d和28 d后的收缩率、抗压强度、抗拉强度以及抗折强度,分析了玄武岩纤维掺量对混凝土坍落度、扩展度、收缩率、抗压强度、抗拉强度以及抗折强度的影响规律。结果表明:随着玄武岩纤维掺量的增大,粉煤灰改性高强混凝土的坍落度和扩展度呈线性减小,收缩率逐渐减小;抗压强度、抗拉强度和抗折强度逐渐增大,抗压强度、抗拉强度和抗折强度的增大速率分别在玄武岩纤维掺量为0.8%、1.2%和1.2%时出现拐点,性价比最高的玄武岩纤维掺量为0.8%~1.2%。

玄武岩纤维改性高强自密实混凝土柱轴心受压试验

为研究玄武岩纤维的掺入对高强自密实混凝土柱轴心受力性能的影响,以玄武岩纤维体积掺量0.1%、0.2%和纤维长度15 mm、30 mm为参数,设计并制作了3根高强自密实混凝土(HSCC)对比柱和12根玄武岩纤维改性HSCC柱,进行轴心受压试验和ABAQUS有限元分析.结果表明:相较对照组,掺入玄武岩纤维后,HSCC柱的极限承载力有一定程度提高.纤维长度为15 mm、体积掺量为0.1%的HSCC柱提高幅度最大,达到19.6%;同等荷载作用下HSCC柱裂缝的出现、开展得到延缓,应变和变形减小;达到极限承载力时,对应的压应变和位移分别增大24.3%、20.6%,HSCC柱的延性得到显著提高;有限元模拟的结果与试验结果吻合较好,验证了模型的可靠度.

高温后BFRP筋与纤维混凝土黏结性能

为了提高高温后玄武岩纤维复合材料(BFRP)筋与混凝土的黏结性能,分别在混凝土中单独掺入玄武岩纤维及混合掺入玄武岩纤维与纤维素纤维,通过BFRP筋与混凝土中心拔出试验对BFRP筋与纤维混凝土黏结性能开展系统研究。试验参数包括温度、基体混凝土类型、BFRP筋表面形式、黏结长度与BFRP筋直径,试验获得了BFRP筋与混凝土试件的破坏形态、黏结滑移曲线、黏结强度。研究结果表明:随着温度的升高,BFRP筋与普通混凝土、单掺玄武岩纤维混凝土及混掺玄武岩和纤维素纤维混凝土的黏结强度均逐渐降低,在70~350℃之间,它们相应的黏结强度降低率分别为17.1%~48.6%,14.5%~46.8%和11.4%~48.3%。与普通混凝土相比,单独掺入0.20%体积掺量玄武岩纤维使得深肋筋、喷砂筋、浅肋筋与混凝土的黏结强度分别提升8.4%~18.8%,56.3%~99.6%和27.5%~51.8%。混掺0.15%玄武岩纤维和0.10%纤维素纤维使得深肋筋与混凝土的黏结强度提升了17.6%~35.1%。不同BFRP筋表面形式对BFRP筋与纤维混凝土黏结强度影响显著,其中深肋筋与纤维混凝土黏结强度最高。随着黏结长度和直径的增加,BFRP深肋筋与纤维混凝土黏结强度均逐渐降低。最后,考虑上述各因素,引入BFRP筋外形系数、纤维增强系数、黏结强度折减系数,提出了高温后BFRP筋与纤维混凝土黏结强度计算公式。研究成果可为FRP筋纤维混凝土结构抗火设计和火灾之后结构的安全评估提供数据和理论支持。

多元改性酚醛树脂/玄武岩纤维复合材料的制备与性能

选用纳米二氧化硅分散液、硼酸、有机硅防水剂、七钼酸铵/季戊四醇复合阻燃剂分别对一种水溶性酚醛树脂进行改性,利用所制备的改性酚醛树脂进一步与玄武岩纤维针刺毡复合,再通过干燥、固化、定型等工艺制备复合板材,并用傅里叶红外光谱仪和示差扫描量热仪分析其结构与固化性能.结果表明,酚醛树脂与各个改性剂结合较好,改性树脂中耐高温结构增多,耐热性能得到改善.将各个改性剂进行复配、优化后提出了最佳配方,使用该配方制备的改性酚醛树脂/玄武岩纤维复合板材具有较好的机械强度与疏水性能,防火性能达到GB8624-2006的A1级标准,与同类产品综合比较优势明显,且该板材在生产加工过程中可以同步实现树脂改性与板材成型,在建筑外墙防火保温领域具有发展潜力.

玄武岩纤维高强沙漠砂梁抗剪性能试验研究

为了探究掺玄武岩纤维的高强沙漠砂混凝土梁的抗剪性能,以剪跨比、纤维掺量、配箍率为变量,对玄武岩纤维高强沙漠砂混凝土梁进行受剪破坏试验,分析各因素对受剪梁斜截面开裂荷载和极限荷载的影响规律,并通过引入纤维增强系数建立受剪梁开裂荷载和极限荷载的承载力建议公式。结果表明,玄武岩纤维的掺入可在一定程度上改善受剪梁的破坏形态,并对试验梁的开裂荷载和极限荷载有显著提升作用,纤维掺量为0.4%时受剪梁极限荷载最大,试验梁的受剪性能随各变量因素的影响呈一定的规律性。

玄武岩纤维改性HSCC柱偏心受压试验研究

为研究玄武岩纤维的加入对高强自密实混凝土长柱受力性能的改善作用,以玄武岩纤维体积掺量0.1%和0.2%、长度15 mm和30 mm为参数,设计制作了10个长细比为6的高强自密实混凝土长柱,进行偏心受压试验。结果表明:玄武岩纤维的加入,可明显改善高强自密实混凝土柱偏心受压的受力性能、延性;大、小偏心受压构件开裂荷载分别提升20.7%、11.8%,极限承载力最大增幅为18.2%、16.7%;大、小偏心构件受压过程中,玄武岩纤维的加入使应力峰值对应的混凝土应变受到较为显著的影响,当达到大极限承载力时,最大的拉、压应变下降25.0%、15.0%;由于玄武岩纤维的作用,大偏心受压试件达到极限承载力时,跨中最大挠度提升7.6%,提高了构件变形能力,但纤维长度、体积掺量改变引起的挠度效应不大。

纳米SiO2和玄武岩纤维增强混凝土压拉强度的试验研究

为制备高性能混凝土,对不同纳米Si O_2掺量和不同玄武岩纤维掺量的混凝土进行了28 d压拉性能试验研究;并对试验结果进行分析与机理探讨。结果表明:掺入玄武岩纤维能提高混凝土的劈裂抗拉强度,掺量为3 kg/m^3时劈裂抗拉强度较素混凝土提高8.71%。掺入纳米Si O_2能提高混凝土的抗压强度,掺量为1.2%时较素混凝土提高7.07%。纳米Si O_2和玄武岩纤维复合掺入时,当纳米Si O_2掺量为1.2%、玄武岩纤维掺量为3 kg/m^3时效果最好,劈裂抗拉强度、抗压强度相较于素混凝土分别提高17.42%和9.04%。

玄武岩纤维增强、阻裂性能的试验研究

试验研究了不同掺量的玄武岩纤维对高性能混凝土和易性、抗压强度、抗折强度和抗拉强度的影响。结果发现,掺入玄武岩纤维后,混凝土的坍落度略有降低,但粘聚性能和保水性大大提高,且7d抗压强度和28d抗折强度明显提高。试验结果还表明,在水泥砂浆中掺入乱向短切玄武岩纤维后,其强度及抗裂性能均得到改善。此外,在低掺量情况下,玄武岩纤维与聚丙烯纤维对混凝土增强、增韧性能的影响基本一致。

正确认识玄武岩纤维

介绍了玄武岩纤维发展历史及现状,通过分析和列举玄武岩纤维成分的波动,原料的料性,内部的微晶相结构差异,FeO/Fe2O3的比例的波动,原料中高铁氧化物含量以及生产工艺情况,指出了玄武岩纤维的不足和目前生产工艺上的缺陷,并探讨了其在今后在我国发展方向。

稻壳灰复合掺合料与纤维协同作用对地铁混凝土性能的影响

研究了稻壳灰、粉煤灰、矿渣复掺对地铁高性能混凝土力学性能的影响,通过正交实验确定了最佳配合比为:砂率40%,粉煤灰10%,矿渣10%,稻壳灰10%,最佳配合比组相较空白组强度提升了21.89%,为64.6 MPa。利用最佳配合比,研究玄武岩纤维的掺量对地铁混凝土力学性能和抗渗性能的影响,确定了当玄武岩纤维的体积掺量为0.1%时强度最佳,为66.6 MPa;抗渗效果最优,较空白组提升了55.67%。