短切玄武岩纤维对混凝土的增强效果及机理

混凝土具有抗压强度高,抗拉强度低的特点,玄武岩纤维的掺入能够显著提高其抗拉强度,提高混凝土的综合力学性能。通过改变纤维的种类、长度、掺量,对比纤维混凝土与素混凝土的各项力学性能。试验结果表明:20 mm长(长径比为1 538.46)、掺量为3 kg/m3的玄武岩纤维掺入时,与素混凝土相比,抗压、抗拉、抗折性能分别增加了33%、23%、40%,具有显著的增强效果;随着纤维长度与掺量的增加,纤维混凝土力学性能下降,当玄武岩纤维掺量为12 kg/m3时,抗压强度增加了5%,抗拉和抗折强度降低了4%和8%。扫描电子显微镜扫描结果表明:玄武岩纤维的掺入能够降低混凝土孔隙率和初始裂隙;同时玄武岩纤维能够传递荷载,使应力均匀分布,控制裂隙发育。玄武岩纤维能够显著增强混凝土的抗拉强度,具有良好的效果。通过对玄武岩纤维掺量的控制,可以最大程度地改善混凝土的力学性能。     

孔隙结构对玄武岩纤维混凝土力学性能的影响研究

为探究玄武岩纤维(BF)掺量对混凝土孔隙结构的作用机制,进而影响抗压性能的规律,制作了玄武岩纤维掺量为0、1.5 kg/m~3、3.0 kg/m~3、4.5 kg/m~3、6.0 kg/m~3、7.5 kg/m~3的标准尺寸试块,进行抗压性能试验,得出不同BF掺量混凝土各龄期下的抗压强度。引入核磁共振(NMR)技术,测试不同BF掺量的混凝土孔隙分量结构。通过回归分析表明,随着纤维掺量的增加,混凝土抗压强度呈先增后减的趋势。BF掺量为3.5 kg/m~3时7 d、14 d抗压强度最大,较素混凝土分别增大6.4%和7.6%,BF掺量为3 kg/m~3时28 d抗压强度最大,较素混凝土增加14.1%。NMR试验结果显示,混凝土内部总孔隙率随着BF掺量的增大而增大,混凝土内部总孔隙率达到一定值后导致其抗压强度降低。通过分析抗压试验应力-应变曲线,得出BF混凝土抗压损规律,并对其增强机理进行了简要分析。     

基于正交设计的玄武岩纤维增强混凝土配合比优化研究

基于正交设计研究多因素对玄武岩纤维(BF)增强混凝土(BFRC)力学性能的影响并优化其配合比。选取BF长度、BF掺量、减水剂、速凝剂作为试验因素,通过极差分析得出各因素权重关系。利用SEM观察BFRC微观结构,分析BF对混凝土增强的微观机理。结果表明,BF掺量为3kg/m~3时,抗压、抗折强度最大,掺量继续增大,抗压、抗折强度均明显下降;抗压、抗折强度随BF长度增大先上升后下降,长度30mm时最佳;减水剂、速凝剂较前者相比对BFRC力学性能影响不明显。各因素对BFRC 7d抗压与抗折强度影响权重一致,均为BF掺量BF长度减水剂速凝剂,对BFRC 28d抗压、抗折强度影响权重分别为BF长度BF掺量速凝剂减水剂及BF长度BF掺量减水剂速凝剂。当纤维长度为30mm、纤维掺量为3kg/m~3、减水剂为0.7%、速凝剂为10%时,BFRC相对于素混凝土的28d抗压和抗折强度分别提高了21.7%和37.8%。     

基于SEM的玄武岩纤维混凝土力学性能及微观结构研究

主要研究了玄武岩纤维的掺入对混凝土抗压、抗拉以及抗折性能的影响,并通过SEM电镜扫描以及孔隙率测定对玄武岩纤维混凝土的微观结构进行分析。试验发现玄武岩纤维混凝土的抗压、抗拉以及抗折强度相对于素混凝土最大提升率分别为28.2%,22.7%及15.3%。均匀分布的玄武岩纤维能在混凝土内部形成致密的三维空间网状结构,极大地提升了混凝土界面微观区域的力学稳定性,抑制了混凝土界面区微裂纹的产生与发展;但掺入较多的纤维也会使界面区增多导致混凝土孔隙率增加,进而使混凝土抗压强度降低。试验发现纤维掺量为3kg/m~3时,混凝土抗压强度最大。     

短切玄武岩纤维桥联作用对湿喷混凝土力学性能的影响

通过抗拉、抗压及抗弯性能试验,研究了20mm短切玄武岩纤维对喷射混凝土力学性能的影响规律。结果表明,玄武岩纤维体积掺量在3kg/m~3时,玄武岩纤维混凝土的力学性能最优,抗压、抗拉、抗折强度的增幅可达33%、23%、40%,掺量再增加时力学性能下降。端钩型钢纤维掺量为20kg/m~3时对混凝土各项力学性能的增幅仅为6%~8%,其效果弱于最佳掺量的玄武岩纤维混凝土。混凝土开裂后,乱向分布的纤维会将力传递到裂缝两侧的表面,使裂缝的发展得到抑制,试件可以继续受力,玄武岩纤维的桥联作用对抑制湿喷混凝土开裂有较大的帮助。     

玄武岩纤维与纳米SiO2增强混凝土力学性能研究和微观分析

研究了单掺、复掺玄武岩纤维和纳米 SiO₂对混凝土力学性能的影响,并采用扫描电子显微镜（SEM）分析了玄武岩纤维和纳米 SiO₂的增强机理。 结果表明：单掺玄武岩纤维时,混凝土的强度得到提高,且随着玄武岩纤维长度的增加,抗折强度提高更明显;单掺纳米 SiO₂时,随着纳米 SiO₂掺量的增加,混凝土的抗压、抗折强度逐渐增大;复掺玄武岩纤维与纳米 SiO₂时,混凝土的抗压、抗折强度均高于两种材料分别单掺时的混凝土强度;SEM 分析结果表明,纳米 SiO₂在混凝土中起到了填充和成核作用,同时促进了水泥水化,生成了大量 C-S-H 凝胶和钙矾石,这些水化产物将玄武岩纤维包裹在一起,在混凝土内部形成致密的三维网状空间结构,从而提高了混凝土的强度。     

玄武岩纤维对再生骨料混凝土力学性能的影响与数值模拟研究

研究了玄武岩纤维对再生骨料混凝土(RAC)力学性能的影响,对玄武岩纤维掺量为0、0.3%、0.6%、0.9%的再生混凝土进行了抗压、抗折、轴压及劈裂抗拉试验。拟合了不同纤维掺量的再生骨料混凝土的应力应变曲线,对玄武岩纤维再生骨料混凝土的抗折破坏进行了数值模拟。研究结果显示:玄武岩纤维可以有效改善RAC力学性能。相较未掺入纤维的RAC分析可得,抗压强度和劈裂抗拉强度在纤维掺量为0.3%时改善程度达到最大,分别为39.42、3.03 MPa,提高了13.44%、6.32%;抗折强度和轴心抗压强度在纤维掺量为0.6%时改善程度达到最大,分别为5.01、27.46 MPa,提高了10.35%、10.9%。但是过量纤维的掺入使得纤维分布不均匀,反而导致RAC力学性能降低。     

混杂纤维透水混凝土透水与力学性能试验研究

研究了单掺和复掺聚丙烯纤维(PPF)、玄武岩纤维(BF)对透水混凝土透水性能和力学性能的影响。结果表明:纤维的掺入会降低透水混凝土的孔隙率和透水系数,但对早期抗压强度有轻微提升作用,对抗折强度和劈裂抗拉强度的提升作用较大;混杂纤维透水混凝土的力学性能高于单掺纤维混凝土的力学性能,且当纤维掺量为0.18%、混杂比V_(PPF):V_(BF)=1:2时,混杂纤维透水混凝土的抗折强度和劈裂抗拉强度最佳。     

聚合物胶粉和玄武岩纤维改性混凝土力学及抗裂性能研究

研究了聚合物胶粉和玄武岩纤维对混凝土力学性能、抗裂性能和抗冲击性能的影响。结果表明:单掺聚合物胶粉对混凝土的抗压、抗折强度有一定负面影响,随着聚合物胶粉掺量的增加,混凝土的抗压强度逐渐降低,抗折强度先降低后趋于平缓;单掺玄武岩纤维对混凝土的抗压、抗折性能影响较小;复掺聚合物胶粉和玄武岩纤维时,聚合物胶粉对混凝土强度的影响大于玄武岩纤维;复掺10%聚合物胶粉+2.0 kg/m^(3)玄武岩纤维时,混凝土的折压比和抗冲击性能达到最大,裂缝降低系数为0.93,限裂效能等级达到一级,有效降低了混凝土的开裂风险。     

玄武岩纤维喷射混凝土力学性能及工程应用研究

为了研究玄武岩纤维(BF)对喷射混凝土力学性能和工作性的影响,对玄武岩纤维喷射混凝土(BFRS)进行了立方体抗压性能试验及SEM试验,并进行了现场支护应用。结果表明,BF加入后,BFRS坍落度降低、力学性能提升。当BF掺量达到最佳的3 kg/m~3时,BFRS 28 d抗压、劈裂抗拉及抗弯强度较普通喷射混凝土分别提升了22.4%、14.3%和13.4%。通过SEM试验发现,BF在喷射混凝土基体内部均匀分布,形成稳定的三维网状承力结构,可以有效抑制界面薄弱区开裂,降低BFRS内部缺陷。进行井下支护应用发现,BFRS复合支护体系具有较好的支护稳定性,二次支护区段内,BFRS巷道80 d变形量相较普通喷射混凝土巷道降低约56%。     

关于玄武岩纤维混凝土的增强机理研究

为探究短切玄武岩纤维对混凝土基本力学性能的影响机制,分析出短切玄武岩纤维对混凝土的增强机理。以C35普通混凝土为研究对象,短切玄武岩纤维长度和掺量为变量,通过静态力学性能试验将玄武岩纤维混凝土与素纤维混凝土的基本力学性能进行对比分析。并通过光学显微镜对玄武岩纤维混凝土的微观结构进行观察与分析,找出在混凝土中掺加玄武岩纤维的最佳纤维长度区间与最佳的纤维掺量区间。掺入玄武岩纤维后,抗压强度普遍降低,最高降低幅度达8.4%。劈拉强度和抗折强度明显提高,劈拉强度最大可提高23.8%。抗折强度最大可提高34.7%。光学显微镜下,玄武岩纤维分散均匀。在混凝土基体材料中呈各向异性,呈现出良好的密闭空间网状结构。     

混杂纤维大体积混凝土低水化热配合比试验与力学特性

为了研究混杂纤维大体积混凝土水化热处理配合比试验与力学特性,首先通过对现有纤维混凝土的情况进行分析,选择通过将不同模量的纤维进行混掺的方式,将聚丙烯腈纤维还有玄武岩纤维混掺,形成混杂纤维混凝土;然后进行配合比设计,根据研究目标即纤维对混凝土力学特性的影响,将研究内容分为纤维总掺量对混凝土力学特性的影响、纤维比值对混凝土力学特性的影响两部分;最后,按照混凝土配合比设计进行试验,分别研究纤维总掺量及纤维比值对混凝土抗折强度的影响、纤维总掺量及纤维比值对混凝土抗压强度的影响、纤维总掺量及纤维比值对混凝土抗拉强度的影响,得到最佳纤维总掺量以及玄武岩纤维和聚丙烯腈纤维混合的最佳比值,并且分析试验结果。对于抗折强度最佳纤维总掺量为0.1%、最佳纤维比值为1∶1;对于抗压强度最佳纤维总掺量为0.08%、最佳纤维比值为1∶1;对于抗拉强度最佳纤维总掺量为0.1%、最佳纤维比值为3∶1。     

玄武岩纤维混凝土力学性能研究及机理分析

为了改善混凝土的力学性能,在混凝土中掺入一定量的玄武岩纤维,对玄武岩纤维在不同掺量下对基体混凝土的抗压、劈拉、弯拉强度等力学性能的影响进行了研究,并分析了增强机理的原因,最后得到玄武岩纤维的最佳掺量。     

聚丙烯-玄武岩混杂纤维对陶粒混凝土力学性能的影响

对掺加聚丙烯-玄武岩混杂纤维的陶粒混凝土进行了抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度试验,得到了混杂纤维对陶粒混凝土力学性能的影响规律。结果表明:混杂纤维掺量为0.2%时,陶粒混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度提升幅度最大,分别较基准组提高了11.21%、30.73%、15.26%,但掺量过大时陶粒混凝土的力学性能会下降,甚至出现负效应;聚丙烯纤维与玄武岩纤维的混杂比为2∶1时,其对陶粒混凝土的增强效果较好;混杂纤维能增强陶粒混凝土的韧性,对抗折强度和抗拉强度提升效果明显,对抗压强度提升效果较小。     

玄武岩纤维增强机场道面混凝土力学性能试验研究

针对当前机场混凝土道面使用过程中存在的部分问题,为提高道面强度及耐久性能,试验利用纤维增强混凝土技术,对比分析研究了两种规格的玄武岩纤维分别以0.05%,0.10%,0.15%的体积掺量对机场道面混凝土抗折、抗压强度性能的影响规律。试验结果表明:玄武岩纤维对机场道面混凝土有较好的力学增强性能,28 d抗折强度提高6.09%～19.80%,对抗压强度影响不明显,并且长度40 mm、直径40μm的短切玄武岩纤维较长度20 mm、直径20μm有更好的增强效果,可以在机场混凝土道面施工中使用,其最佳体积掺量为0.10%。     

不同短切纤维对珊瑚混凝土力学性能的影响

研究了不同短切纤维(改性聚丙烯纤维MPPF、仿钢纤维ISF、玄武岩纤维BF)及掺量对珊瑚混凝土力学性能的影响,并对其破坏形态进行了分析。结果表明,纤维珊瑚混凝土早期抗压强度增长速率快而后期强度增长速率缓慢;当珊瑚混凝土中分别掺入1 kg/m^3、2 kg/m^3和3 kg/m^3的MPPF与ISF时,珊瑚混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度与抗折强度较空白组均有所增加;相比于ISF,MPPF对珊瑚混凝土力学性能的改善效果更为显著,且最佳MPPF掺量为2 kg/m^3;当珊瑚混凝土中掺入BF时,珊瑚混凝土的力学性能有所降低;掺加纤维可以改善混凝土的脆性,使其破坏时表现出良好的延性。     

混杂纤维轻骨料混凝土力学性能试验研究

针对当前高层建筑物中普通混凝土自重大,而轻骨料混凝土强度较普通混凝土低的现状,以不同玄武岩纤维体积率(V_b)、聚丙烯纤维体积率(V_p)和陶粒代取代率(R_c)为影响因素,利用正交试验法设计了9组混杂纤维轻骨料混凝土(HF-LWC),进行了抗压强度、抗折强度和劈裂抗拉强度试验,并基于试验结果建立了强度预测模型。结果表明:三种因素对抗折强度的提升幅度大于对抗压强度和劈裂抗拉强度的提升幅度,最大增幅为45.23%;随着V_b的增加,HF-LWC的强度逐渐增大,且V_b对HF-LWC强度的影响最显著;当V_b为0.2%、V_p为0.1%、R_c为10%时,HF-LWC强度最佳;拟合得出的HF-LWC抗压强度、抗折强度和劈裂抗拉强度模型的精度较高。     

玄武岩纤维喷射混凝土在热害环境下的性能试验研究

以隧道热害问题为背景,通过模型试验、近似模拟湿喷技术、定量分析及微观测试相结合的方法研究不同掺量玄武岩纤维喷射混凝土劈裂强度和粘结强度等力学性能的影响,横向对比标准养护和干热养护下的不同体积掺量的玄武岩纤维混凝土的力学性能,同时也加入硅灰以及钢钎维作为参照,以便从机理程度上提出更有效的解决热害措施。试验研究表明:在混凝土中加入玄武岩纤维,对混凝土起到了增强和阻裂的作用,改善了混凝土的脆性易裂的破坏状况。干热环境下,加入少量的玄武岩纤维能够提高混凝土的力学性能。当玄武岩掺量为0.1%玄+5%硅灰时,喷射混凝土的力学性能最好,加入0.2%玄武岩纤维掺量,也有一定程度的改善。实际隧道施工中,可通过加入适量的玄武岩纤维和适量的硅灰,可降低混凝土在热害环境下的危害。     

短切玄武岩纤维混凝土基本力学性能的尺寸效应

为了研究短切玄武岩纤维混凝土试件尺寸变化对其基本力学性能的影响,对不同纤维长度（15,25 mm）、纤维体积掺量（0.1%,0.2%）、基体混凝土强度等级（C30,C40）的330个短切玄武岩纤维混凝土（BFRC）试件分别进行了立方体抗压强度、轴心抗压强度、劈裂抗拉强度、弯曲抗拉强度试验并对试验数据处理,以尺寸效应度反映尺寸效应规律。研究结果表明:玄武岩纤维混凝土立方体抗压强度试件的尺寸换算系数受混凝土的强度等级、纤维长度、纤维体积掺量的影响较小;轴心抗压强度的尺寸效应随混凝土强度等级、纤维长度、纤维体积掺量的增大均有所提高;劈裂抗拉强度随混凝土强度等级变化,其尺寸效应不明显,但随纤维长度的减小及纤维体积掺量的增加,尺寸效应有增大趋势;混凝土强度等级和纤维长度的改变对混凝土弯曲抗拉强度的尺寸效应影响不大,但随纤维体积掺量的增加,尺寸换算系数先减小后变大。     

钢纤维改善轻骨料混凝土力学性能的试验研究

研究了钢纤维掺量不同(体积分数分别为0,0.5%,1.0%,1.5%,2.0%)的钢纤维轻骨料混凝土(SFLWC)静态力学性能和自由落锤抗冲击性能,其中的静态力学性能包括立方体抗压强度、轴心抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折初裂强度、抗折强度、静力受压弹性模量、抗折模量和弯曲韧性等.试验结果表明:掺入钢纤维能显著提高轻骨料混凝土的劈裂抗拉强度、抗折强度、弯曲韧性和抗冲击性能,但对轻骨料混凝土的抗压强度和弹性模量影响较小.另外,钢纤维的掺入提高了轻骨料混凝土的拉压比,很大程度上改善了轻骨料混凝土的脆性.