玄武岩纤维掺量对混凝土力学性能的影响

研究了掺入0．05％～0．35％的玄武岩纤维对混凝土的抗压强度,劈裂抗拉强度以及弯曲性能的影响,并采用扫描电镜对纤维在混凝土中的微观作用机理进行了分析。结果表明,当纤维的掺量在0．3％以内时,混凝土3 d、7 d、28 d的抗压、抗拉强度都有不同程度的提高,当掺量超过0．3％时,混凝土28 d的抗压、抗拉强度开始下降,且掺量越大,强度下降的也越多;弯曲试验结果表明,掺入0．05％～0．25％的玄武岩纤维后,混凝土的抗折强度平均提高7．96％,掺量为0．2％时,抗折强度提高17．0％,且掺入玄武岩纤维后,混凝土的应力-应变曲线有了明显的屈服点,混凝土的极限拉伸值增大,弹性模量降低,刚度减小,延性与柔性增加,混凝土的抗裂性增加,使用寿命延长。     

玄武岩纤维编织网增强混凝土高温后力学性能及损伤机理

通过制备普通及高铝水泥玄武岩纤维编织网增强混凝土(TRC)薄板,采用四点弯曲试验、XRD衍射和扫描电镜微观分析,探究玄武岩TRC在高温作用后的力学性能和损伤机理。研究结果表明:玄武岩纤维织物能有效减小TRC薄板在高温下的变形,抑制裂纹的扩张,且高铝水泥玄武岩TRC高温后的变形及质量损失均小于普通水泥TRC;玄武岩TRC的抗弯承载力随着温度的升高近似呈线性降低,降低的主要原因是高温下混凝土基体损伤、纤维编织网高温劣化及纤维与基体的黏结劣化三者的共同作用;扫描电镜分析可知,高铝酸盐水泥基TRC比普通硅酸盐水泥基TRC更致密,对高温有更强的抵抗作用。本研究可为TRC在高温环境中的设计和应用提供借鉴。     

玄武岩-粗聚丙烯纤维干硬性混凝土拉压性能试验研究

混杂纤维增强干硬性混凝土在国内外已有广泛的应用,纤维配比是影响其拉压性能的主要因素之一。为研究玄武岩纤维与粗聚丙烯纤维配比对干硬性混凝土拉压性能的影响,将玄武岩纤维与粗聚丙烯纤维单掺或按不同比例混合掺入干硬性混凝土中,开展不同养护龄期下纤维混凝土的抗压、劈裂抗拉试验,分析纤维混杂增强效应,并基于成熟度理论修正养护龄期,优化玄武岩-粗聚丙烯纤维干硬性混凝土的劈裂抗拉强度预测模型。结果表明:玄武岩纤维与粗聚丙烯纤维的掺入不仅提升了干硬性混凝土抗压、劈裂抗拉性能,而且纤维的桥接作用能明显改善混凝土的脆性破坏特征,其中玄武岩纤维与粗聚丙烯纤维混掺配比为1 ∶2(质量比)时最为明显,表现出了最优的纤维混杂正效应。根据等效龄期-抗压强度关系式计算得到的混凝土抗压强度与劈裂抗拉强度具有更好的幂函数关系,该模型便于计算及预测不同养护温度条件下玄武岩-粗聚丙烯纤维干硬性混凝土的拉压性能。     

玄武岩纤维网增强海砂水泥基薄板的力学性能研究

水泥混凝土构件中利用纤维材料替代钢材,不但可以起到增强效果,还可以有效避免钢筋锈蚀的发生。本文利用我国自主研发的玄武岩纤维网对海砂水泥基薄板进行增强,试验结果表明,玄武岩纤维网的抗拉强度决定了水泥基薄板的拉伸强度,随纤维网层数的增加薄板拉伸强度大幅提高,纤维网增强薄板的拉伸强度略低于钢丝网增强薄板,但延性较好;利用玄武岩纤维网增强的薄板其弯曲韧性和抗弯承载力均优于钢丝网增强薄板,且相应的指标显著高于规范要求。     

玄武岩纤维改善混凝土拉伸性能分析

基于试验研究,讨论了纤维体积掺加率、纤维长度对玄武岩纤维混凝土(BFRC)拉伸强度、拉伸应变的影响规律,分析了玄武岩纤维混凝土拉伸破坏形态。试验结果表明:纤维体积掺加率对BFRC拉伸强度有显著提升作用,而纤维长度对BFRC拉伸应变有明显增强效应。BFRC断裂面粗糙度系数随纤维体积掺加率增大呈幂函数关系降低趋势,粗糙度系数可作为纤维改善混凝土拉伸性能评价指标。     

玄武岩纤维增强混凝土力学性能的研究

本文研究了单掺玄武岩纤维及玄武岩纤维与粉煤灰复合对混凝土力学性能的影响.结果表明,掺0.05％～0.15％的玄武岩纤维对混凝土抗压强度的改善不明显,但可以明显提高混凝土的抗折和劈裂抗拉强度;当玄武岩纤维掺量为0.10％时,与基准混凝土相比,混凝土的28 d拉压比提高了27.2％,且当纤维掺量为0.15％时,混凝土28 d折压比提高13.5％,即玄武岩纤维掺入到混凝土中能降低混凝土的脆性,提高其韧性和抗裂性;同时,当适量的玄武岩纤维和粉煤灰复合,能进一步提高玄武岩纤维混凝土的力学性能.     

玄武岩纤维再生混凝土抗冻性能及损伤劣化模型

为了研究纤维再生混凝土的抗冻性能,提高寒区再生混凝土结构服役寿命,试验采用等体积再生骨料替代石子制备了5组不同玄武岩纤维掺量的再生混凝土,分别从质量损失率、相对动弹性模量、抗压强度和抗拉强度等方面探讨纤维再生混凝土抗冻性能损伤劣化规律。研究结果表明:冻融初期,再生混凝土质量损失率呈现负增长现象,相对动弹性模量、抗压强度和抗拉强度曲线随冻融循环次数的增加呈下降趋势;玄武岩纤维加入能够减缓再生混凝土冻融破坏,掺量为1.2 kg·m~(-3)时再生混凝土的抗冻性能最优;纤维加入对冻融作用下再生混凝土抗拉强度的作用效果优于抗压强度。建立了基于相对动弹性模量和强度为损伤变量的线性及多项式损伤劣化模型,模型可以准确预测纤维再生混凝土冻融损伤劣化程度。     

玄武岩纤维增强钢筋混凝土早期开裂及抗压强度分析

为了提高钢筋混凝土的综合性能,通过添加玄武岩纤维的方式制备得到玄武岩纤维钢筋混凝土。采用刀口约束诱导法开展玄武岩纤维混凝土早期开裂试验,分析玄武岩纤维对混凝土抗开裂性能的影响。研究结果表明:玄武岩纤维能够对混凝土开裂程度起到明显抑制作用,试件获得更长的初始开裂时间,试件中形成的最大裂缝宽度尺寸缩小,单位面积开裂比例也快速变小;加入体积分数为0.1%的玄武岩纤维后,混凝土达到了最大的立方体抗压强度和轴心抗压强度,分别为38.16 MPa和36.13 MPa。     

城市地下隧道玄武岩纤维增强泡沫混凝土的性能试验研究

利用室内试验方法制备了玄武岩纤维增强泡沫混凝土,测试了其在不同玄武岩纤维和微硅粉掺量下的干缩率、立方体抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度等性能,并分析了它们的变化规律.结果表明:纤维泡沫混凝土干缩率随着玄武岩纤维以及微硅粉掺量的增大而增大;泡沫混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度以及抗折强度均随着玄武岩纤维以及微硅粉掺量的增大呈现了先增大后减小的变化规律;玄武岩纤维增强泡沫混凝土的最大抗压强度、劈裂抗拉强度以及抗折强度与素泡沫混凝土相比分别提高51.1％、50％、66.3％.     

玄武岩纤维对混凝土抗压和劈裂抗拉强度的影响

传统混凝土因抗拉强度弱、延性差等缺陷逐渐难以满足现代化大型工程建设需求，而在性能改良方面，将纤维作为增强体掺入混凝土实现改性是常见途径，其中玄武岩纤维又以加工性强、成本较低以及综合性能优良等特点得到了越来越多的关注。以短切玄武岩纤维混凝土为研究对象，在简要阐述纤维增强机制的基础上，进一步探究了短切玄武岩纤维体积分数与混凝土7 d和28 d抗压强度和劈裂抗拉强度之间的关系，并对试验结果进行了分析解释，有助于指导玄武岩纤维混凝土的应用与发展。     

玄武岩纤维RPC基本力学性能研究

为了研究玄武岩纤维在RPC(reactive powder concrete,活性粉末混凝土)中的作用效果,以玄武岩纤维体积掺量、纤维长度、RPC水胶比和养护龄期为参数,对玄武岩纤维RPC的劈裂抗拉强度和立方体抗压强度进行了试验研究.试验结果表明:对于掺入12 mm长玄武岩纤维的RPC,最佳水胶比为0.22,最佳纤维体积掺量为0.10%,其劈拉强度较未掺纤维的RPC提高了38.53%.对于掺入6 mm长玄武岩纤维的RPC,最佳纤维体积掺量为0.05%,其劈拉强度较未掺纤维的RPC提高了27.16%.     

BFRP筋轴心受压力学性能试验研究

为详细考察玄武岩纤维增强复合筋(BFRP)的轴心受压力学性能,设计制作了36个受压试件,测试BFRP筋的受压破坏模式、抗压强度、压缩弹性模量、压缩变形率,研究直径、长细比、破坏模式对BFRP筋受压力学性能的影响.试验结果表明,BFRP筋的受压破坏模式分为剪切、胀裂、失稳三种,以剪切破坏为主;受压应力—应变关系为线弹性,...     

玄武岩纤维混凝土耐高温性能分析

对不同玄武岩纤维体积率混凝土进行室内高温试验,总结与分析了温度和纤维体积率对混凝土立方体抗压强度、劈裂抗拉强度和静弹性模量的影响规律。研究结果表明:玄武岩混凝土的抗压强度、抗拉强度和弹性模量均在200℃高温出现拐点,200℃高温后玄武岩纤维混凝土的力学性能均出现不同程度的降低;混凝土的力学性能随玄武岩纤维体积率的增大而呈现出先增大后减小的趋势,最优的玄武岩纤维体积率为0.15%;玄武岩再生混凝土的力学性能随再生骨料取代率的增大而减弱,再生骨料取代率不宜大于30%。     

新型玄武岩FRP布加固混凝土结构性能试验

为研究新型玄武岩纤维增强复合材料(FRP)布加固混凝土圆柱结构性能,制作了12根试件并进行轴心受压试验,通过改变不同粘贴层数,分析了混凝土柱承载力、延性的变化,以及玄武岩FRP布约束混凝土作用机理。结果表明,粘贴玄武岩FRP布加固结构,可以有效改善结构的力学性能,提高混凝土极限强度和极限应变,提高加固墩柱的承载能力;随着玄武岩FRP布层数增加,混凝土的延性得到较大改善,外贴1~3层玄武岩FRP布加固时,混凝土柱的延性提高幅度约为30.9%~80.7%;玄武岩FRP布约束力主要是在混凝土受压后达到屈服应力时产生;采用玄武岩FRP布进行结构加固,并不是粘贴层数越多加固效果越好。     

寒冷地区硅粉增强玄武岩纤维路面混凝土抗冻性能研究

为探究硅粉对玄武岩纤维路面混凝土抗冻性能的增强效果及改性机理,采用快冻法研究了不同硅粉掺量下玄武岩纤维混凝土质量损失、相对动弹模量、抗弯拉强度随冻融次数的衰减规律;借助压汞法(MIP)以及扫描电子显微镜(SEM),分析冻融前后孔结构及界面结构的演化,从细微观层面揭示硅粉增强机理。研究结果表明:9%(质量分数)硅粉掺量的玄武岩纤维路面混凝土抗冻性能增强效果最佳,相比基准混凝土,冻融320次后质量损失率降低了62.35%,相对动弹性模量提高了14.68%,抗弯拉强度提高了43.89%;MIP测试表明,掺入硅粉能够细化混凝土内部孔结构,减少孔隙数量,优化孔的分布,阻抑最可几孔径和临界孔径的增长;SEM分析发现,掺入硅粉能够改善纤维-水泥石与骨料-水泥石的界面区结构,提高玄武岩纤维路面混凝土的抗冻性能。     

玄武岩纤维掺量对页岩轻骨料混凝土强度性能影响的研究

<中作者单位六>=研究了不同玄武岩纤维体积掺量对页岩轻骨料混凝土各项强度的影响.试验结果表明,玄武岩纤维的掺入会在一定程度上提高轻骨料混凝土的抗压、抗折强度和弹性模量;纤维掺量0.2%时,抗压与抗折强度达到最大值,分别提高11.49%、20%;轻骨料混凝土的劈裂抗拉强度随着纤维掺量的增加而增加,在纤维掺量0.3%时,劈裂抗拉强度达到最大值,强度提高54.59%;玄武岩纤维掺入页岩轻骨料混凝土中不仅对各相强度有一定提高,且一定程度上改善了轻骨料混凝土的脆性缺陷,起到增强增韧作用.     

Deformation and failure mechanisms in graphene oxide paper using in situ nanomechanical tensile testing

Graphene oxide (GO) paper is a promising candidate for novel applications in energy storage systems such as electrical batteries, supercapacitors and multi-layered composites where the material undergoes deformation mechanisms. In particular, the strength of graphene oxide paper is critical in such applications and is defined by the interaction between the GO sheet constituents of the paper. The deformation behavior and tensile strength of focused ion beam (FIB) fabricated GO micro-beams was measured using in situ atomic force microscopy (AFM). GO sample deformation and failure was dependent on both the size of the micro-beams and the environmental testing conditions. Specifically, the failure stress of GO paper micro-beams tensile tested in air was found to increase when compared to testing in vacuum. This environmental dependent tensile strength of GO paper is attributed to water promoting stress transfer between GO sheets within the paper for higher strength during air testing while vacuum conditions remove water, leading to poor stress transfer between GO sheets for lower tensile strength results. A two-parameter Weibull distribution is introduced to quantify the micro-beam size dependent strength, which is attributed to interfacial defects determining GO paper failure strength.