玄武岩纤维增强聚合物混凝土基本力学性能试验研究

通过混凝土拌合物工作性能和基本力学性能试验,研究了不同掺量的玄武岩纤维和聚合物乳液在单掺、复掺情况下对混凝土工作性能、抗压强度和抗折强度的影响规律.结果表明:玄武岩纤维和聚合物乳液单掺时,随着玄武岩纤维或聚合物乳液掺量的增加,混凝土的7 d龄期抗压强度均略微降低,28 d龄期抗压强度提高不明显,抗折强度均有显著提高;在玄武岩纤维和聚合物乳液掺量匹配时,玄武岩纤维增强聚合物混凝土具有良好的工作性能和优异的抗折强度.     

模拟地下水压力作用下混凝土硫酸盐腐蚀行为研究

针对地下混凝土结构的耐久性问题,利用室内模拟试验技术,研究不同地下水静水压力(0、0.1和0.2 MPa)和粉煤灰掺量(10%、25%和40%)对混凝土受硫酸盐腐蚀的影响,测定了混凝土腐蚀60 d后的腐蚀深度和力学性能指标(抗压强度和动弹性模量)。试验结果表明,混凝土的硫酸盐腐蚀深度随粉煤灰掺量的增加而线性降低;随地下水压力的增加近似呈线性增加。混凝土的抗压强度和动弹性模量随粉煤灰掺量的增加而降低,随地下水压力的增加而略有提高。此外,对混凝土抗压强度和超声波速的相关性进行分析,结果表明粉煤灰和水压力对抗压强度与超声波速关系的影响不明显;通过回归分析建立了硫酸盐腐蚀后混凝土抗压强度和超声波速的指数关系模型。     

尾矿砂塑性混凝土的力学特性

针对塑性混凝土具有弹性模量低、抗渗性及塑性变形特性良好等特点,利用尾矿砂配置了不同尾矿砂砂率和不同水泥掺量的塑性混凝土,对尾矿砂塑性混凝土试件分别进行了立方体抗压强度、轴心抗压强度以及弹性模量等试验.利用极差分析探讨了砂率和水泥掺量等对尾矿砂塑性混凝土的立方体抗压强度、轴心抗压强度以及弹性模量的影响,得到了立方体抗压强度、轴心抗压强度以及弹性模量随砂率和水泥掺量的变化规律.试验结果表明,尾矿砂塑性混凝土立方体抗压强度和轴心抗压强度随砂率的增加而降低,随着水泥掺量的增加,其立方体抗压强度和轴心抗压强度均逐步增大,弹性模量在砂率为50%处达到最大,随着水泥掺量的增加其弹性模量也逐步增大.     

玄武岩纤维掺杂混凝土材料特性的研究

玄武岩纤维能有效改善混凝土材料的性能,但其对混凝土性能的影响规律业界还存在一定分歧.以抗压和抗折强度作为力学指标,以抗氯离子渗透性能和早期收缩应变作为耐久性指标,探究不同玄武岩纤维掺量和规格对混凝土强度与耐久性的影响规律,分析短切玄武岩纤维掺杂混凝土材料的各项性能.研究结果表明,短切玄武岩纤维对混凝土抗压强度的提高不明显,但对抗折强度则随掺量的增加提高显著;纤维的体积分数为0. 12%时,混凝土抗折强度提高约25%;长度较长及长径比较大的玄武岩纤维对混凝土抗折强度有更好的提高效果.玄武岩纤维的掺入会使混凝土抗渗性能略有下降,但也能有效降低混凝土的收缩应变,掺入玄武岩纤维后,混凝土28 d收缩应变降低约15%.     

钢纤维高强混凝土静、动力性能试验研究

通过钢纤维高强混凝土的静力压缩和拉伸试验,研究了静压力作用下,钢纤维掺量对其抗压强度、弹性模量和泊松比的影响;研究了静拉力作用下钢纤维掺量对其抗拉强度影响;通过钢纤维高强混凝土的动态压缩试验,研究了形状效应、应变率效应对其动态抗压强度、极限应变和动力增大系数(DIF)的影响;通过动态劈裂试验研究了应变率效应对其动态抗拉强度、极限应变和动力增大系数(DIF)的影响.研究表明:2.5%的钢纤维能够显著提高混凝土的静力抗压强度、弹性模量,并能显著减小泊松比,对混凝土的抗拉强度也具有显著的增强作用;同时,动压力作用下,钢纤维高强混凝土的动态抗压强度、极限应变和DIF均随试件高径比的增大而提高;动态劈裂作用下,钢纤维高强混凝土动态抗拉强度、极限应变和DIF亦均随高径比的增大而提高.     

稻草纤维增强泡沫混凝土物理力学性能试验研究

为了研究稻草纤维增强泡沫混凝土的性能,以普通硅酸盐水泥为主要胶凝材料,硅灰、偏高岭土和粉煤灰为辅助胶凝材料,稻草纤维为增强材料,采用物理发泡法制备纤维增强泡沫混凝土;通过全因子试验,研究在不同水胶比和发泡剂掺量下,稻草纤维掺量对泡沫混凝土的密度、吸水率、抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度和抗冻性能的影响。结果表明：对于不同水胶比和发泡剂掺量,泡沫混凝土的密度、抗压强度和劈裂抗拉强度均随纤维掺量的增加呈现出先增加后降低的变化规律;抗压强度随密度增加呈幂函数增加关系;劈裂抗拉强度随抗压强度的增加呈指数函数增加关系;当水胶比为0.45时,抗折强度随纤维掺量的增加先增加后降低,当水胶比为0.50时,抗折强度随纤维掺量的增加而增加;纤维的掺入增大了泡沫混凝土的泡孔尺寸和吸水率,降低了其抗冻性能。     

玄武岩纤维再生混凝土的基本力学性能

玄武岩纤维作为一种新型绿色的工程材料,可显著提高混凝土的力学性能,为再生混凝土的研究和推广提供了新的发展思路。研究了玄武岩纤维掺量分别为0、2和4 kg/m3情况下,对不同再生骨料替代率下的玄武岩纤维再生混凝土物理和力学性能的影响。结果表明,在纤维掺量为2 kg/m3时,50%替代率再生混凝土的密度最大;当纤维掺量少于2 kg/m3,再生混凝土的抗拉强度随纤维含量的增加而降低;对于50%再生骨料替代率下的再生混凝土,玄武岩纤维含量为4 kg/m3时对其力学性能提高最明显。     

玄武岩纤维-水泥自修复复合材料断裂能的研究

以玄武岩纤维、微胶囊和水泥为原料,制备具有自修复功能的微胶囊玄武岩纤维-水泥复合材料.采用三点弯曲法对复合材料试样进行断裂能测试,研究纤维掺量、纤维长度、微胶囊质量分数和水灰质量比对断裂能的影响,研究复合材料的抗折强度、抗压强度与断裂能的关系.结果显示,复合材料的断裂能随着纤维掺量的增加而增加,当纤维掺量为10 kg/m3时,断裂能达到107.89 N/m;断裂能随纤维长度的增加呈较小幅降低;断裂能随微胶囊质量分数的增加呈先增后降趋势,当微胶囊质量分数为2%时,断裂能达到最大值;断裂能随水灰质量比的增加而降低;断裂能与抗折强度有一定的线性关系,与抗压强度关系不明显;材料经损伤后修复,断裂能修复率为80.15%,恢复率为95.52%.     

钢-聚甲醛混杂纤维超高性能混凝土力学性能试验

为研究钢-聚甲醛混杂纤维超高性能混凝土的力学性能,以纤维掺量(0%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%)和长径比(60、80、120)为设计参数,实施17组不同配合比立方体试件的流动度试验与抗压试验,观察试件的破坏形态,获取试件的最优配合比。探讨了不同设计参数对试件的流动度、抗压强度等力学性能指标的影响。试验结果表明：掺纤维试件的破坏模式显示出更强的韧性与延性,主要体现在抑制微裂纹形成的方面,纤维横向约束效果显著;相比于未掺纤维的基准组,掺入混杂纤维后的试件的流动度降低,抗压能力提升;混杂纤维掺量对试件的力学性能影响显著,较单一纤维掺入流动度表现更佳,其中聚甲醛纤维对超高性能混凝土的抗压强度提升有限,而随着钢纤维掺量增加,抗压强度增大;长径比对试件的力学性能影响显著,聚甲醛纤维直径对试件流动度影响较大,抗压强度随混杂纤维长径比的增加而增大;钢-聚甲醛混杂纤维超高性能混凝土通过控制混杂纤维长径比,能够同时获得较好的延性和抗压能力。     

高掺量合成纤维混凝土力学性能研究

为研究高掺量下合成纤维混凝土的力学性能,在0～3%纤维体积率(Vf)范围内,对4种合成纤维混凝土进行了试验研究,并与钢纤维混凝土进行对比。结果表明:随着Vf增大,混凝土抗压强度、弹性模量降低,但降幅不大,使用粗纤维对保证混凝土抗压强度和弹性模量更有利。劈拉强度、抗弯强度和抗弯韧性随Vf增大而增大,细纤维在应用时掺量不宜过高,否则会引起增强效率降低。束状纤维和粗纤维在高掺量下分散性和增强效果良好,Vf在3%以上仍具有进一步提高混凝土力学性能的可能。高强度高弹性模量合成纤维对混凝土劈拉、抗弯强度具有与钢纤维同等的增强效应。     

粉煤灰和聚丙烯纤维制备高强度砼的力学性能

为研究粉煤灰和聚丙烯纤维掺量对混凝土抗压、抗折强度的影响,掺入为胶凝材料质量分数0、10%、20%的粉煤灰和0、0.23%、0.45%的聚丙烯纤维制备混凝土试件,并进行抗折、抗压试验。试验结果表明：聚丙烯纤维质量分数为0时,混凝土抗压强度随粉煤灰质量分数的增加而提高;聚丙烯纤维质量分数为0.23%和0.45%时,混凝土抗压强度随粉煤灰质量分数的增加而先提高后降低;同时掺入粉煤灰和聚丙烯纤维时,随着两种材料掺量的增加,混凝土的抗折强度均呈先提高后降低趋势;当粉煤灰质量分数为10%、聚丙烯纤维质量分数为0.23%时,混凝土试件抗压强度和抗折强度分别为42.5、7.2 MPa。     

玄武岩纤维贫混凝土力学性能研究

从贫混凝土基层的复合式路面的使用状况来看,反射裂缝的问题比较突出.玄武岩纤维贫混凝土是一种能有效减弱或者避免贫混凝土产生反射裂缝的新型混合料.通过一系列室内试验,对玄武岩纤维贫混凝土的抗压强度、抗弯拉强度、抗冲击能力以及静力抗压弹性模量等力学性能进行了系统研究.得出玄武岩纤维最佳掺量为混合料总质量的2.0‰,最佳掺量范围为3～6 kg/m3.掺入玄武岩纤维后,能大幅提高贫混凝土的早期抗压、抗弯拉强度,且28 d龄期的纤维贫混凝抗压强度和抗弯拉强度也较一般贫混凝土提高了20%以上;可使贫混凝土具有良好的抗冲击性能,较普通贫混凝土提高了近1/3倍;可提高贫混凝土材料的静力抗压弹性模量,但提升幅度不大.     

玄武岩-PVA混杂纤维混凝土力学性能研究

采用4种掺量的玄武岩纤维(0.05%、0.10%、0.15%、0.20%)和聚乙烯醇(Polyvinyl Alcohol,PVA)纤维(0.10%、0.20%、0.30%、0.40%),通过单掺及正交混杂增强C60基准混凝土实验,研究玄武岩纤维、PVA纤维、混杂纤维的组成和掺量对基准混凝土流动性和力学性能的影响。结果表明:纤维单掺和混杂掺入的混凝土坍落度都随着纤维总掺量的增加而降低;玄武岩纤维、PVA纤维和混杂纤维虽不能显著提高混凝土的抗压性能,但可以明显改善其抗折强度,混杂纤维对混凝土抗折性能的增强作用尤为明显;PVA纤维相比玄武岩纤维在混杂纤维混凝土抗折强度上表现出更好的增强作用;当0.1%玄武岩纤维和0.2%PVA纤维混杂时,混杂纤维增强混凝土的抗折强度最高,较基准混凝土的抗折强度提高了29.1%。     

弯曲荷载下玄武岩纤维混凝土疲劳寿命与韧性分析

为研究弯曲荷载下的玄武岩纤维混凝土(basalt fiber reinforced concrete, BFRC)的疲劳寿命方程和疲劳韧性,以不同玄武岩纤维体积百分比掺量(0,0.1%,0.2%,0.3%,0.4%)设计5组棱柱体混凝土小梁,对该批混凝土小梁试件进行不同应力水平下(0.6,0.7和0.8)的三点弯曲加载疲劳试验。结果表明,不同掺量的玄武岩纤维混凝土弯曲疲劳寿命均服从两参数威布尔分布。同一应力水平下,玄武岩纤维混凝土的弯曲疲劳寿命远高于素混凝土的,其弯曲疲劳寿命随玄武岩纤维掺量增加逐渐提高。通过威布尔分布的参数分析,得到不同可靠性概率要求的玄武岩纤维混凝土双对数弯曲疲劳寿命方程。随着混凝土试件可靠性概率要求的提高,其相应的疲劳寿命方程曲线逐渐向左侧偏移,表示其疲劳寿命在减小。从荷载做功的原理对玄武岩纤维混凝土的疲劳韧性进行分析,结果表明,玄武岩纤维提高了混凝土的疲劳韧性,纤维掺量越高,其相对疲劳韧性越大。     

纤维增强珊瑚混凝土的力学性能研究及破坏形态分析

采用天然珊瑚碎屑作为粗骨料,研究在水灰比为0.4的条件下不同掺量的碳纤维、聚丙烯纤维和剑麻纤维珊瑚混凝土的基本力学指标。试验表明,随着纤维掺量的增加,珊瑚混凝土的立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度、弹性模量均呈现先增加后减小的趋势,总体来看,最优碳纤维掺量为2 kg/m3,最优聚丙烯纤维掺量也是2 kg/m3,最优剑麻纤维掺量为4.5kg/m3。当掺入纤维过量时,珊瑚混凝土分散性降低,从而增加浆体薄弱界面,无法发挥其增强、增韧的效应反而使其强度有所下降。纤维材料能明显改善珊瑚混凝土的脆性,增加韧性,使其抗折性能显著提高,改变珊瑚混凝土的破坏形态,试件破坏时依然能保持良好的整体性。     

纤维混凝土动态压缩力学性能的SHPB试验研究

采用Φ100 mm分离式霍普金森压杆(SHPB)试验装置,研究了四个不同纤维体积掺量的碳纤维混凝土(CFRC)、玄武岩纤维混凝土(BFRC)在多个应变率条件下的动态压缩力学性能,并对两种纤维混凝土的冲击力学性能进行了对比分析.结果表明,CFRC和BFRC的强度随应变率的增加而近似呈线性增长,强度增强因子随应变率的增加呈对数增长,表现出明显的应变率相关性;纤维体积掺量0.1%的玄武岩纤维混凝土的强度最高,纤维体积掺量0.3%碳纤维混凝土的韧度最好;相同应变率范围内,碳纤维混凝土的韧度优于玄武岩纤维混凝土.     

镁基泡沫混凝土配合比试验

分别以配制的氯氧镁水泥、硫氧镁水泥、磷酸镁水泥为胶凝材料,采用化学发泡制备干密度等级为A05的三种镁基泡沫混凝土。通过设计正交试验,确定了水胶比、镁水泥组分配比、缓凝剂掺量、粉煤灰掺量和聚丙烯纤维掺量对三种镁基泡沫混凝土抗压强度的影响程度,对比分析了重要影响因素的作用机理,建立了镁基泡沫混凝土比强度与镁水泥组分配比的函数关系式。研究结果表明,氯氧镁泡沫混凝土抗压强度影响因素的主次关系为：镁水泥组分配比>水胶比>粉煤灰掺量>聚丙烯纤维掺量>缓凝剂掺量,各因素对硫氧镁泡沫混凝土抗压强度影响显著性与氯氧镁泡沫混凝土相同,磷酸镁泡沫混凝土抗压强度影响因素的主次关系为：镁水泥组分配比>缓凝剂掺量>水胶比>粉煤灰掺量>聚丙烯纤维掺量,与氯氧镁泡沫混凝土和硫氧镁泡沫混凝土略有不同,缓凝剂掺量影响程度较高;镁水泥的组分配比是影响镁基泡沫混凝土强度的重要指标,氯氧镁泡沫混凝土与硫氧镁泡沫混凝土的抗压强度随镁水泥组分配比增加的变化趋势相同,均先减小后增大,而磷酸镁泡沫混凝土随镁水泥组分配比增加呈现先增大后减小的趋势;三种镁基泡沫混凝土的比强度与镁水泥组分配比之间存在幂函数关系。     

添加不同纤维的高性能混凝土力学性能试验

通过试验研究了弹性模量具有明显差异的3种纤维对于混凝土的力学性能改善所起的作用,以及钢纤维、碳纤维和聚丙烯纤维单掺或复掺对于混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度和弹性模量的影响。结果表明：添加0．5％高弹性模量的钢纤维对于混凝土的强度和弹性模量均有提高作用,复掺0．3％钢纤维和0．2％碳纤维的混凝土抗拉强度的提高大于抗压强度;添加0．5％钢纤维的混凝土HPC-2的弹性模量最大,比基准混凝土提高6．5％;添加0．2％聚丙烯纤维的混凝土HPC-3的弹性模量最小,且小于基准混凝土;此外,混凝土抗压强度的影响程度与纤维的弹性模量的关系更为直接,混凝土劈裂抗拉强度的改善与纤维的抗拉强度的关系更为直接,纤维的弹性模量与基体弹性模量的比值,对复合材料的弹性模量有直接的影响。     

超高分子量聚乙烯纤维混凝土静态力学性能研究 “研究生论坛”稿件

纤维混凝土较普通混凝土具有更加优异的阻裂、增强和增韧效果,能更好地满足现代混凝土工程设施的要求。本文以高强、高弹模、低密度的捻制超高分子量聚乙烯（UHMWPE）纤维作为增强体,试验研究了一种新型纤维混凝土的准静态力学性能。通过改进制备流程,研制了C70等级的四种纤维体积掺量纤维混凝土,通过劈裂抗拉、立方体抗压和棱柱体轴心压缩试验,研究了纤维掺量对混凝土强度和变形性能的影响。最后,试验结果与未处理UHMWPE纤维混凝土及聚丙烯纤维混凝土进行了对比。结果表明：改进的制备工艺提高了纤维在混凝土中的分散均匀性,改善了混凝土的和易性;纤维使混凝土试件破坏时保持了良好的整体性,避免了大量碎块的脱落;UHMWPE纤维显著提高了混凝土劈裂抗拉强度,当纤维掺量为0.3%~1.0%时,强度提高率为47.2%~78.6%;纤维对混凝土单轴抗压强度作用不明显,但极大改善了残余抗压强度;压缩峰值应变及泊松比随纤维掺量增加而增大,弹性模量则相反,压缩韧性指数ηc15.5为素混凝土的1.40倍~2.53倍;捻制UHMWPE纤维较其他两种纤维更加显著的改善了混凝土的劈裂抗拉强度,并对单轴抗压强度有一定的增强效果。     

超高分子量聚乙烯纤维混凝土静态力学性能研究

纤维混凝土较普通混凝土具有更加优异的阻裂、增强和增韧效果,能更好地满足现代混凝土工程设施的要求。作者以高强、高弹模、低密度的捻制超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维作为增强体,试验研究一种新型纤维混凝土的准静态力学性能。通过改进制备流程,研制C70等级的4种纤维体积掺量纤维混凝土,通过劈裂抗拉、立方体抗压和棱柱体轴心压缩试验,研究纤维掺量对混凝土强度和变形性能的影响。最后,试验结果与未处理UHMWPE纤维混凝土及聚丙烯纤维混凝土进行对比。结果表明:改进的制备工艺提高了纤维在混凝土中的分散均匀性,改善了混凝土的和易性;纤维使混凝土试件破坏时保持了良好的整体性,避免了大量碎块的脱落;UHMWPE纤维显著提高了混凝土劈裂抗拉强度,当纤维掺量为0.3%~1.0%时,强度提高率为47.2%~78.6%;纤维对混凝土单轴抗压强度作用不明显,但极大改善了残余抗压强度;压缩峰值应变及泊松比随纤维掺量增加而增大,弹性模量则相反,压缩韧性指数ηc15.5为素混凝土的1.40倍~2.53倍;捻制UHMWPE纤维较其他两种纤维更加显著地改善了混凝土的劈裂抗拉强度,并对单轴抗压强度有一定的增强效果。