玄武岩纤维、聚丙烯腈纤维和聚乙烯醇纤维对混凝土性能影响的对比研究

为了推进玄武岩纤维在铁路工程中的应用,采用与不同种类有机纤维对比分析的试验研究方法,从混凝土拌和物性能、力学性能、抗裂性能和耐久性能方面进行了研究。结果表明:在一定的掺量下,3种纤维的加入对混凝土拌和物性能影响均不大;玄武岩纤维对混凝土抗压强度和抗折强度影响不大,聚丙烯腈纤维和聚乙烯醇纤维对混凝土抗压强度影响不大,但会降低混凝土28 d龄期的抗折强度;3种纤维均有效抑制混凝土的早期开裂,玄武岩纤维和聚丙烯腈纤维的效果优于聚乙烯醇纤维;玄武岩纤维对混凝土电通量没有明显影响,聚丙烯腈纤维或聚乙烯醇纤维略增大混凝土电通量。3种纤维均可有效提高混凝土抗冻性,玄武岩纤维和聚丙烯腈纤维的效果优于聚乙烯醇纤维。     

地铁管片用玄武岩纤维增强水泥混凝土性能试验研究

为了研制高性能地铁管片,对两组不同长度的短切玄武岩纤维水泥混凝土、一组聚丙烯纤维水泥混凝土及一组普通混凝土性能进行了试验对比研究。结果表明:玄武岩纤维掺入混凝土中后,对抗拉和抗折强度影响不大;显著地提高了水泥混凝土的抗冲击、韧性、抗冻性能,水泥混凝土的干缩性能提高不显著,掺入体积率0.1%玄武岩纤维后混凝土疲劳寿命增加了3倍,冲击韧性增加了3倍,玄武岩纤维强化了混凝土材料的动态强度;玄武岩纤维的增强性能比聚丙烯纤维高,由于纤维分布形态不同长型(30 mm)玄武岩纤维的增强性能不及短型(18 mm)玄武岩纤维。玄武岩纤维作为一种新的加强纤维,增强水泥混凝土的性能尚需实际工程中应用进一步验证。     

不锈钢纤维对超高性能混凝土的 性能影响研究

通过抗压强度、抗折强度、弹性模量和荷载挠度曲线试验,研究不锈钢纤维对UHPC力学性能的影响;通过氯盐浸泡干湿循环试验,研究不锈钢纤维和镀铜钢纤维对UHPC耐锈蚀性能的影响。实验结果表明:不锈钢纤维对UHPC的抗压强度、抗折强度和弯曲韧性有显著的改善作用;当不锈钢纤维掺量为2%时,UHPC的抗压强度最高;在满足工作性能的前提下,不锈钢纤维的掺量和长径比越大,UHPC的抗压强度、抗折强度越高,弯曲韧性越好;不锈钢纤维的掺入,可提高UHPC的弹性模量;在氯盐浸泡干湿循环条件下,掺不锈钢纤维的UHPC几乎不会发生锈蚀现象,而掺镀铜钢纤维的UHPC经过1次干湿循环后表面会出现锈渍,并随着干湿循环次数的增加,掺镀铜钢纤维的UHPC表面会发生严重的锈蚀现象。     

低水化热纤维增强衬砌混凝土性能研究

针对在建的广州深圳—茂名铁路沿线隧道用衬砌混凝土开展了室内试验,研究不同矿物掺合料对衬砌混凝土水化放热特性的影响,以及不同种类纤维及掺量对衬砌混凝土力学性能、早期抗裂性能和耐久性能的影响规律。研究结果表明:掺入粉煤灰可显著降低衬砌混凝土的水化热,但会影响其早期力学性能;纤维的掺入显著提升了衬砌混凝土的抗裂性能、弯曲韧性及抗盐冻性能,钢纤维的增韧效果优于PVA纤维;端钩型钢纤维的抗裂增韧效果优于镀铜短细钢纤维,但其不易分散,掺量宜取0.7%。     

玄武岩纤维改性透水水泥稳定碎石试验研究

研究目的:透水水泥稳定碎石为透水路面的良好基层材料,在海绵城市透水路面应用前景广泛,但其强度和抗裂性能仍有待提高。本文通过室内材料试验,研究玄武岩纤维对透水水泥稳定碎石力学、透水性能影响规律,为透水水泥稳定碎石基层的改性提供参考依据。研究结论:(1)玄武岩纤维可有效提高透水水泥稳定碎石的后期抗压强度、劈裂强度;(2)不同纤维长度和纤维掺量改善效果不同,试验中12 mm玄武岩纤维掺量为0.7‰时改善效果最显著;(3)玄武岩纤维对透水水泥稳定碎石的空隙率影响不大,掺加纤维后,试件空隙率略有减小,但降低幅度不大;(4)本研究成果主要应用在道路工程领域,具体是海绵城市建设透水路基领域,可为今后的透水水泥稳定碎石基层的设计和施工提供参考。     

不同纤维掺量BFRP筋玄武岩纤维再生混凝土梁抗剪性能试验研究

通过6根玄武岩纤维(BFRP)筋玄武岩纤维再生混凝土梁的受剪试验,研究短切纤维掺量对BFRP筋纤维再生混凝土梁的裂缝开展、跨中挠度、开裂荷载和极限荷载的影响。研究结果表明:试验梁跨中挠度随玄武岩纤维体积掺量的提高先增大后减小;开裂荷载随玄武岩纤维体积掺量的提高略微增加;极限荷载随玄武岩纤维体积掺量的提高先增大后减小;玄武岩纤维体积掺量在0.2%时,极限荷载为峰值增强效果最明显。依据试验结果并参照《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2015)对BFRP筋纤维再生混凝土梁极限承载力进行计算,结果表明计算值和试验值吻合较好。     

铁路隧道钢纤维喷射混凝土力学特性试验研究

通过室内试验分析钢纤维对混凝土工作性能和力学性能的影响,对比钢筋网喷射混凝土和钢纤维喷射混凝土的弯曲韧性,并在郑万铁路高家坪隧道现场验证两种喷射混凝土的支护效果.结果表明:掺加钢纤维会大幅降低混凝土流动性,对混凝土抗压强度影响小,钢纤维掺量45 kg/m3时能显著提高混凝土抗折性能;端钩型钢纤维的增强效果优于铣削型钢纤...     

纤维长度对高性能砂浆力学性能的影响研究

为研究纤维长度(长径比)对高性能砂浆力学性能的影响,在保持纤维总掺量(质量掺量5%)不变的情况下采用不同长度的短切耐碱玻纤分别对高性能砂浆进行增强,并对增强后的砂浆基体分别进行抗压、抗折和劈拉性能对比试验。结果表明,砂浆基体采用短切纤维增强后的延性明显提高,受压、劈拉破坏时试件呈现裂而不碎的破坏形态,其抗压、抗折和劈拉强度比未掺纤维时总体提高40%左右;纤维长度对砂浆力学性能的增强效果影响明显,砂浆的抗压、抗折和劈拉强度提高幅度随纤维长度的增加而增加,掺入12 mm耐碱玻纤砂浆基体的抗压、抗折及劈拉强度提高幅度比掺入6 mm耐碱玻纤时分别提高约18%、5%和19%;不同长度的纤维混杂后对砂浆力学性能的改善呈一定的正相关性。     

玄武岩纤维布加固损伤混凝土梁抗剪性能研究

为了获取玄武岩纤维布加固损伤混凝土梁的抗剪性能参数,并为玄武岩纤维布加固损伤混凝土梁的设计与施工提供理论依据,通过试验分析,研究了不同剪跨比、加固量、初始荷载等情况下梁的抗剪承载力变化规律,提出了玄武岩纤维布加固损伤混凝土梁的抗剪承载力修正计算公式。试验结果表明,梁的抗剪承载力受锚固方式、初始荷载和剪跨比的影响较大,采用玄武岩纤维布加固钢筋混凝土梁后,可以有效提高梁的抗剪承载力。     

纤维对喷射混凝土抗折强度的影响

针对素喷射混凝土强度低、韧性差、破坏呈脆性的特点，在混凝土中掺入了工程中常用的纤维，研究纤维对喷射混凝土抗折强度的影响并提出抗折强度发展公式，阐明了不同纤维对混凝土抗折强度的增强机理。结果表明：随着纤维掺量增大，混凝土抗折强度呈线性增长；相同体积掺量下，对抗折强度提高效果最好的是端钩型钢纤维，其次是波纹型钢纤维，最次为仿钢纤维；端钩型钢纤维有利于明显改善喷射混凝土的延性。     

钢-聚丙烯纤维混凝土力学性能试验研究

为研究钢纤维类型、钢纤维掺量、聚丙烯纤维掺量三种因素对钢-聚丙烯纤维混凝土(Steel-Polypropylene Fiber Reinforced Concrete,简称SPFRC)力学性能的影响,设计三因素三水平正交试验。通过对SPFRC立方体抗压强度、抗折强度进行极差分析和方差分析,得到了三种因素对SPFRC的力学性能的影响程度和显著影响因素。结果表明:钢纤维掺量是影响SPFRC力学性能的主要因素,当钢纤维掺量从0增加到1%时,SPFRC立方体抗压强度降低了9.6%,抗折强度提高了14.7%。     

聚酯玄武岩纤维无纺布路用性能与施工工艺研究

对聚酯玄武岩纤维无纺布和聚酯玻纤布的物理力学性能进行了试验对比,对聚酯玄武岩纤维无纺布进行了粘结性能、低温抗裂性能、纤维布加筋强度和裂缝反射疲劳等路用性能进行了试验,并结合在河北省蔚县环城公路的应用,对聚酯玄武岩纤维布的施工工艺进行了总结。结果表明,聚酯玄武岩纤维无纺布具有较高的断裂延伸率和抗拉强度,具有优异的加筋效果,可有效消除路面结合处或裂缝处的应力集中,延长道路的使用寿命。     

不同路面加铺层抗滑降噪效果室内研究

为了研究隧道内路面加铺层的抗滑降噪效果,通过表面构造深度试验和摩擦系数试验,研究常用纤维橡胶微表处及Novachip超薄磨耗层的抗滑性能影响因素;并通过对背景噪声标定,以车辙试验模拟轮胎与路面作用,对不同抗滑加铺层的降噪效果进行对比分析。试验结果表明:纤维掺量和种类对纤维橡胶微表处的抗滑性能影响不显著;随荷载作用次数增加,纤维橡胶微表处声级减小,而Novachip超薄磨耗层声级增大,但远低于微表处及原路面声级;车辙运行8 h时纤维橡胶粉微表处声级降低约1.5 d B,Novachip超薄磨耗层降低约3 d B,不同加铺层的降噪效果:Novachip超薄磨耗层聚酯纤维橡胶微表处玄武岩纤维橡胶微表处,可通过车辙试验来评价不同抗滑加铺层的室内噪声测试。     

二次受力下外包钢筋RPC加固钢梁抗剪性能研究

为研究二次受力下新型材料加固钢梁的抗剪性能,进行5根活性粉末混凝土(reactive powder concrete,RPC)四面包围加固足尺钢梁和1根对比钢梁抗剪试验.研究外包RPC对钢梁二次受力承载力和刚度的影响,分析剪跨比、初始荷载和含钢率对加固效果的影响,并运用有限元数值模拟进行对比验证.研究结果表明:各加固试件均发生剪压破坏,型钢与外包RPC界面未发生黏结滑移破坏,协同工作性能良好.加固钢梁抗剪承载力最大提高幅度达到2.8倍.外包RPC对含钢量较大的截面加固效果更好.较大的初始荷载和剪跨比(1.4～1.8范围内)对加固钢梁承载力提高幅度反而减小.考虑RPC抗压强度折减提出二次受力下钢筋RPC外包型钢梁抗剪承载力拟合公式,计算值与试验值吻合较好,可供工程设计参考.     

PVA纤维长度与掺量对工程水泥基复合材料性能影响试验研究

采用跳桌试验和抗折抗压强度试验研究了聚乙烯醇(PVA)纤维掺量和长度对工程水泥基复合材料(ECC)流动性、抗折及抗压强度的影响。结果表明:掺加PVA纤维可降低ECC的流动度和坍落度,纤维掺量越大,降低作用越明显;不同PVA纤维长度对ECC流动度和坍落度均有降低作用,但流动度的降低程度与纤维长度无明显相关关系;PVA纤维的掺加对ECC的抗折强度有明显的增强作用,纤维掺量越大,增强效果越明显,纤维越长,抗折强度越大;PVA纤维的掺加对ECC的抗压强度有降低的作用,但是降低程度较小。     

二次受力下外包钢筋RPC加固钢梁抗剪性能研究

为研究二次受力下新型材料加固钢梁的抗剪性能,进行5根活性粉末混凝土(reactive powder concrete,RPC)四面包围加固足尺钢梁和1根对比钢梁抗剪试验.研究外包RPC对钢梁二次受力承载力和刚度的影响,分析剪跨比、初始荷载和含钢率对加固效果的影响,并运用有限元数值模拟进行对比验证.研究结果表明:各加固试件均发生剪压破坏,型钢与外包RPC界面未发生黏结滑移破坏,协同工作性能良好.加固钢梁抗剪承载力最大提高幅度达到2.8倍.外包RPC对含钢量较大的截面加固效果更好.较大的初始荷载和剪跨比(1.4～1.8范围内)对加固钢梁承载力提高幅度反而减小.考虑RPC抗压强度折减提出二次受力下钢筋RPC外包型钢梁抗剪承载力拟合公式,计算值与试验值吻合较好,可供工程设计参考.     

用硅灰配制高抗折混凝土的研究

研究目的:提高铁路桥梁的跨度和耐久性是高性能混凝土研究的主要方向,硅灰和超细矿渣粉是配制大跨度预应力铁路桥梁最好的活性火山灰质材料.本试验研究的目的是通过在混凝土配料中加入等量硅灰代替矿渣水泥来提高混凝土的抗折强度和耐久性.研究结论:试验结果表明,掺加8%的等量硅灰代替矿渣水泥配制的高抗折混凝土的抗折强度3 d达到了8.8 MPa,提高了44.3%,28 d达到了11.4 MPa,提高了50.0%;掺硅灰的混凝土试样ZR-2的耐卤盐溶液侵蚀性能、抗碳化性能、抗冻融性能和抗渗性能也明显优于混凝土对比样ZR-1.根据试验研究结果可知,掺加8%的等量硅灰代替矿渣水泥可以配制耐久性良好的高抗折混凝土.     

玄武岩纤维改性碾压混凝土抗裂性能研究

研究目的:碾压混凝土性能优越,但作为路面材料缺乏深入研究,并且我国碾压混凝土基层的工程应用少,缺少明确的施工规范。本文以道路沥青路面玄武岩纤维改性碾压混凝土基层为研究对象,采用正交试验,确定最优的碾压混凝土级配方案,最后基于最优级配研究玄武岩纤维的不同掺量、不同长度对碾压混凝土抗裂性能影响特性。研究结论:(1)碾压混凝土设计级配建议选取为水泥用量240 kg/m3、用水量110～120 kg/m3、级配1、减水剂0. 2%,此级配强度和压实度高、改进的VC值低;(2)适宜长度和掺量的玄武岩纤维可利于抗压强度、抗折强度、劈裂强度、拉压比的增长,弹性模量和弹强比的降低,使得抗裂性能提高,考虑到经济因素,建议选取26 mm玄武岩纤维、掺量为0. 1%的改性碾压混凝土开展设计和施工推广;(3)本研究成果主要应用在道路路面基层工程领域,对今后碾压混凝土基层的设计和施工具有借鉴意义。     

用硅灰配制高抗折混凝土的研究

研究目的：提高铁路桥梁的跨度和耐久性是高性能混凝土研究的主要方向，硅灰和超细矿渣粉是配制大跨度预应力铁路桥梁最好的活性火山灰质材料。本试验研究的目的是通过在混凝土配料中加入等量硅灰代替矿渣水泥来提高混凝土的抗折强度和耐久性。研究结论：试验结果表明，掺加8％的等量硅灰代替矿渣水泥配制的高抗折混凝土的抗折强度3d达到了8．8MPa，提高了44．3％，28d达到了11．4MPa，提高了50．0％；掺硅灰的混凝土试样ZR-2的耐卤盐溶液侵蚀性能、抗碳化性能、抗冻融性能和抗渗性能也明显优于混凝土对比样ZR-1。根据试验研究结果可知，掺加8％的等量硅灰代替矿渣水泥可以配制耐久性良好的高抗折混凝土。     

高强钢筋钢纤维RPC简支梁受剪承载力试验性能研究

为了探究RPC简支梁受剪承载力的影响性能,通过对6根2组剪跨比为2.25和3.0的矩形梁进行受剪性能试验,分析2组不同剪跨比的试验梁,其配箍率对受剪承载力的影响;将试验结果与普通钢筋混凝土修正压力场公式,以及我国规范公式的计算结果进行对比分析;考虑配箍率与钢纤维的影响,修正RPC主拉应力-应变本构关系,并编制程序进行迭代计算,得出钢纤维对承载力的贡献率。研究发现:配箍率和剪跨比对试验梁承载力的影响均比较明显。配箍率≤0.252%时,配箍率越大,试验梁的受剪承载力越大,但随着配箍率的继续增大,试验梁呈弯剪破坏趋势,配箍率-荷载曲线趋于平缓;钢纤维对RPC梁抗剪承载力的影响不容忽视,而且对无腹筋梁的影响大于有腹筋梁;基于修正压力场理论模型的改进计算程序用于计算高强钢筋RPC梁的抗剪承载力,其理论值与试验值吻合良好,具有一定的可信度和实用性。