玄武岩纤维增强混凝土力学性能试验研究

玄武岩纤维是玄武岩经高温拔丝生产的新型建筑材料，将玄武岩纤维应用到公路工程中可提升结构强度。通过将3种不同长度的玄武岩纤维（12，18，24 mm）以不同掺量（0.1%，0.2%，0.3%）加入到混凝土中进行力学性能研究，结合抗压强度、劈裂强度、弯曲抗拉强度、轴心抗压强度对混凝土性能进行分析，结果表明:纤维长度为18 mm，纤维掺量为0.1%时可保持混凝土强度处于较高水平。     

螺旋肋GFRP筋与UHPC黏结强度试验及计算方法

为研究螺旋肋GFRP筋与UHPC黏结强度，以钢纤维掺量、保护层厚度、锚固长度及GFRP筋直径为试验参数，对60个螺旋肋GFRP筋与UHPC试件展开拉拔试验，获得了各参数对GFRP筋与UHPC黏结强度的影响规律。结果表明：GFRP筋UHPC试件的拔出破坏主要呈现直接拔出和劈裂拔出2种模式，直接拔出破坏主要出现于钢纤维掺量≥2%且保护层厚度较大的试件中；在不同参数情况下，直径18 mm及22 mm GFRP筋与UHPC黏结强度为19.6～53.7 MPa,同时黏结强度整体上随钢纤维掺量及保护层厚度的增加而增大，随锚固长度的增加而减小；当UHPC钢纤维掺量从0%增加至2%时，GFRP筋与UHPC黏结强度提高幅度达71.4%～74.1%,但钢纤维掺量由2%增加至3%时，出现黏结强度增长减缓甚至不增长现象；保护层厚度对黏结强度的增强作用存在“上限效应”,即当其小于临界保护层厚度时，黏结强度随保护层厚度增加而增长，但当其大于该临界值，增强作用显著减弱；直径18 mm、锚固长度1倍直径的GFRP筋在UHPC中的临界保护层厚度约为3倍直径。基于弹塑性力学中的厚壁圆筒理论，建立了GFRP筋与UHPC黏结...     

玄武岩纤维-风积沙混凝土抗冲击试验研究

为了满足道路水泥混凝土承受动荷载的使用需求,纤维提升水泥混凝土的抗冲击能力具有较强的优势。采用玄武岩纤维(BF)增强风积沙混凝土(ASC)的抗冲击性能,研究BF体积掺量对ASC抗冲击性能的影响规律及作用机制。设计了不同体积掺量(0,0. 05%,0. 1%,0. 15%和0. 2%)的玄武岩纤维风积沙混凝土,利用自制落锤式装置对其进行抗冲击试验研究,同时采用数理统计模型对抗冲击次数进行拟合及失效概率预测。结果表明:ASC的抗冲击性能指标随BF掺量的增加呈现出开口向下的抛物线变化趋势,BF体积掺量为0. 1%时,混凝土的抗冲击性能指标均达到最大,其终裂次数、延性比和韧性系数分别为普通风积沙混凝土的1. 75倍,4. 41倍和2. 75倍; BF对ASC的增强、增韧主要依靠纤维与水泥基体之间的摩擦力和机械咬合力实现,破坏主要是因为BF被拔出及BF与水泥石界面区水化产物脱落;玄武岩纤维风积沙混凝土抗冲击次数服从Weibull双参数分布模型,初裂次数和终裂次数试验数据点基本分布在一条直线上。建立了玄武岩纤维风积沙混凝土不同失效概率下(0. 1,0. 2和0. 3)的抗冲击次数与BF体积掺量之间的函数模型,模型表明玄武岩纤维风积沙混凝土抗冲击次数随着失效概率的增加而增大,随纤维掺量的增加呈先增大后减小。     

GFRP筋与混凝土黏结性能试验研究v

为研究玻璃纤维增强复合材料筋(glass fiber reinforced polymer bars, GFRP 筋)与混凝土的黏结性能及破坏模式,进行了9 组 GFRP 筋与混凝土的单向拉拔试验。试验设计中考虑了GFRP 筋锚固长度、GFRP 筋直径及混凝土强度的变化对GFRP 筋锚固性能的影响。试验结果表明: GFRP 筋与混凝土间的黏结强度随筋材锚固长度及混凝土强度的增加而显著提高;对于筋材直径为12 mm 的试件,其峰值荷载由锚固长度30 mm 对应的24. 4 kN 增加至锚固长度120 mm 对应的71. 5 kN;对于相同几何构造特征的试件 (S-4, S-8 及S-9),其峰值荷载由C30 对应的55. 4 kN 增加至C50 对应的71. 5 kN;此外,试件的破坏模式随筋材直径及锚固长度的增加由筋材受拉断裂转变为筋材拔出破坏或混凝土劈裂破坏;试验所得的试件荷载-滑移曲线表现出典型的4 阶段受力破坏特征,分别为微滑移段、滑移段、下降段和残余段。研究成果可为GFRP 筋在混凝土结构中的应用提供参考。     

GFRP筋与混凝土黏结性能试验研究

为研究玻璃纤维增强复合材料筋(glass fiber reinforced polymer bars, GFRP筋)与混凝土的黏结性能及破坏模式,进行了9组GFRP筋与混凝土的单向拉拔试验。试验设计中考虑了GFRP筋锚固长度、GFRP筋直径及混凝土强度的变化对GFRP筋锚固性能的影响。试验结果表明:GFRP筋与混凝土间的黏结强度随筋材锚固长度及混凝土强度的增加而显著提高;对于筋材直径为12mm的试件,其峰值荷载由锚固长度30 mm对应的24. 4 kN增加至锚固长度120 mm对应的71. 5 kN;对于相同几何构造特征的试件(S-4,S-8及S-9),其峰值荷载由C30对应的55. 4 kN增加至C50对应的71. 5 kN;此外,试件的破坏模式随筋材直径及锚固长度的增加由筋材受拉断裂转变为筋材拔出破坏或混凝土劈裂破坏;试验所得的试件荷载-滑移曲线表现出典型的4阶段受力破坏特征,分别为微滑移段、滑移段、下降段和残余段。研究成果可为GFRP筋在混凝土结构中的应用提供参考。     

玄武岩纤维沥青混合料掺量优化设计与性能评价

在AC-13C沥青混合料中,掺加0、0．1％、0．2％、0．25％、0．3％、0．35％玄武岩纤维,进行室内车辙试验和-10℃小梁弯曲试验,评价不同用量的玄武岩纤维增强沥青混凝土高温稳定性和低温抗裂性的效果,研究玄武岩纤维掺量对沥青混凝土性能的影响。     

玄武岩纤维对沥青混合料性能影响分析研究

为充分研究短切玄武岩掺量和长度对沥青混合料的性能影响,该文通过向混合料掺加0、0.2%、0.35%和0.5%(占混合料质量)的纤维进行马歇尔试验,分析纤维掺量对混合料马歇尔指标的影响及推荐纤维的最佳掺量;在最佳纤维掺量下,通过对掺加3、6、9 mm等不同长度纤维的混合料进行车辙试验、水稳定性试验和低温试验,分析纤维长度对混合料路用性能的影响。试验结果表明:沥青混合料的最佳油石比、稳定度和流值随纤维掺量的增加而先增加后降低,且在0.35%纤维掺量下数值达到最大;空隙率和毛体积密度随纤维掺量增大而分别增大和降低;在0.35%最佳纤维掺量下,纤维沥青混合料的各项性能均得到显著提高,其中掺加6mm纤维的混合料性能最优。     

钢筋与超高性能混凝土粘结锚固试验研究

通过钢筋的中心拔出试验,分析钢筋直径、相对锚固长度及超高性能混凝土(UHPC)材料对钢筋与UHPC间粘结性能的影响,得出各参数对试件粘结锚固性能的影响规律,并对钢筋在UHPC中的锚固长度提出设计建议。试验结果表明:钢纤维的存在大大提高UHPC的抗拉性能和整体性,其不会发生劈裂破坏;UHPC材料对粘结锚固强度影响不大;粘结锚固强度随着钢筋直径的增大而减小;大于25mm钢筋直径,在设计锚固长度时,应考虑颈缩效应的影响。     

玄武岩纤维对混凝土改性效果的研究

玄武岩纤维是一种新型环保型纤维,凭借其优异的力学性能和较低的生产成本,被应用到混凝土工程中.为对比分析玄武岩纤维对不同类型混凝土的改性效果,制备了混凝土强度等级为C30和C50的纤维体积掺量分别为0、0.1％、0.2％、0.3％的玄武岩纤维增强普通混凝土和玄武岩纤维增强地质聚合物混凝土,测试了标准养护28 d后的准静态...     

玄武岩纤维沥青混凝土优选及疲劳寿命预估

通过熵权法加权的灰靶理论,对6组不同长度、掺量的玄武岩纤维沥青混凝土路用性能进行综合评价分析,得到最优玄武岩纤维长度及掺量;对其最优组进行疲劳试验,以劲度模量及荷载作用次数为参数,建立BP神经网络模型。结果表明:经过玄武岩纤维改性的沥青混凝土其各项路用性能均得到提高,其中掺加0.3%的6 mm玄武岩纤维后,沥青混凝土路用性能综合评价最高;采用BP神经网络模型进行玄武岩纤维沥青混凝土疲劳寿命预测可得到较为准确的结果,最大误差小于1%,相比之下Levenberg-Marquardt训练算法收敛速度较快,泛化能力好,且误差平方和明显低于其他两种算法,最大相对误差为0.064%～0.485%。     

砂浆锚固GFRP锚杆的粘结滑移机理

随着GFRP锚杆材料在工程中的逐渐应用,GFRP锚杆的粘结性能及工作性能也渐渐引起工程人员的重视。现有GFRP筋材的粘结性能研究多集中在小直径筋材、高强度锚固剂和较小锚固长度条件下进行,这与岩土锚固工程的实际情况不太相符。本文研究了大直径锚杆、低强度锚固剂和较长锚固长度情况下GFRP锚杆的粘结-滑移特性和其工作机理。发现GFRP锚杆的粘结-滑移曲线与钢锚杆存在差异并对差异的原因进行了分析。同时对锚杆直径、锚固剂强度及锚固长度对粘结-滑移曲线的影响进行了分析。对比现有粘结滑移模型的特点,基于试验结果建立了砂浆锚固全螺纹GFRP锚杆的粘结-滑移模型,模型与实际锚杆工作吻合较好。     

基于灰靶决策优化的玄武岩纤维混凝土配合比设计及其阻裂增韧性能评价

为得到阻裂增韧性能优异的玄武岩纤维桥梁混凝土,在配合比设计时,基于灰靶决策优化理论对玄武岩纤维混凝土进行力学与抗裂性能的初步材性优选,同时通过平板抗裂、干燥收缩、三点弯曲韧性试验研究玄武岩纤维在混凝土塑性阶段、养生期内的阻裂抑缩及后期承荷时的增韧作用规律,综合分析得出在混凝土中阻裂增韧性能最优的玄武岩长度、掺量.试验结果表明:玄武岩纤维能有效延缓塑性裂缝开展时间、降低裂缝面积,对降低失水收缩和改善脆性开裂也极为有利,长度为12 mm、掺量为0.06％的玄武岩纤维混凝土阻裂增韧性能综合最优.     

Mix Proportion Optimal Design for Flexible Basalt Fiber Reinforced Cement Concrete

为研究玄武岩纤维增强水泥混凝土的路用性能,针对柔性纤维水泥混凝土配合比设计过程中的不确定性和依赖经验的现状,以水灰比作为参照因素,通过正交试验分析了玄武岩纤维体积掺量和长度对混凝土抗弯拉强度的影响程度,明确了主次影响参数及参数适宜取值范围.通过进一步分析纤维体积率对水泥混凝土28 d抗弯拉强度、干缩率和冲击韧性等指标的影响,结合柔性纤维混凝土的增强机理,确定了各参数的最佳选值.研究结果表明,水灰比、纤维体积掺量和纤维长度是影响混凝土强度的重要因素,0.2％～0.3％体积掺量的玄武岩纤维可显著提高水泥混凝土的早期强度、收缩性能和抗冲击性能,同时具有良好的工作性,玄武岩纤维对水泥混凝土后期强度的提升有一定效果.     

FRP筋与混凝土粘结性能试验研究

进行了FRP筋与混凝土粘结性能的拉拔试验,试件的破坏形式为FRP筋滑移拔出及FRP筋断裂。试验结果表明,随着FRP筋表面加肋,锚固长度减少,混凝土强度提高,FRP筋与混凝土的平均粘结强度都有了提高。同时,对带肋FRP筋与光圆FRP筋的粘结滑移本构模型进行了分析。     

玄武岩纤维再生混凝土路用性能研究

为研究废旧水泥路面再生骨料对混凝土路用性能影响,基于试验探究再生骨料取代率对混凝土强度及耐磨性能影响。根据再生混凝土初步试验结果,进一步掺加玄武岩纤维,探讨玄武岩纤维掺量对再生混凝土抗压、抗折强度及抗裂性能影响。结果表明,随着再生骨料取代率的增加,再生混凝土抗压、抗折强度及耐磨性能均不断降低。在混凝土中掺加适量的玄武岩纤维有利于提高再生混凝土抗压强度、抗折强度,极大程度改善再生混凝土抗裂性能。     

玄武岩纤维混凝土基本力学性能研究

随着我国技术、经济的迅猛发展,基础设施建设中不断引用"新技术、新工艺、新材料、新设备"等4新技术,不断解决施工过程中存在的问题。为避免混凝土产生有害裂缝,增加混凝土的耐久性与耐候性,特在混凝土中掺拌玄武岩纤维,以此减少裂缝的产生。文中通过试验研究了纤维掺量对混凝土试件的抗压强度和抗劈拉强度的影响。结果表明,玄武岩纤维可显著提升试件的抗压强度和抗劈拉强度。随着纤维掺量的增加,抗压强度呈现出先增加后减少的趋势,纤维掺量为0.4%时,其28d抗压强度达到96.25MPa,相比素混凝土性能提升34.37%;抗劈拉强度因玄武岩纤维的桥接作用,纤维掺量为0.4%时,性能相较基准混凝土提升29.34%。该种纤维混凝土可解决需要保证路基路面不易开裂的施工问题。     

聚丙烯纤维水泥土抗压强度及干湿循环耐久性能试验研究

为增强水泥土受力性能,充分利用纤维的加筋作用,基于试验探究了水泥土掺量、聚丙烯纤维掺量及长度对水泥土无侧限抗压强度的影响规律,聚丙烯纤维掺量对水泥土干湿循环耐久性能的影响。结果表明:试验中聚丙烯纤维掺量0～0.3%、纤维长度3～12mm范围内,随着聚丙烯纤维掺量及长度的增加,水泥土掺量的提高,水泥土无侧限抗压强度增大;随着聚丙烯纤维掺量的增加,干湿循环作用后水泥土质量损失、强度损失均下降,水泥土抵抗干湿循环性能增强。     

玄武岩纤维在路面应用中性能研究

玄武岩纤维作为沥青混凝土的路用纤维,纤维掺量和纤维类型对增强效果影响较大。依据纤维对沥青混合料高低温性能的影响、拌合分散性和经济上的合理协调,宜采用掺量为0.25%,13μm/4.5mm、膨化处理及特定浸润剂处理的玄武岩纤维增强沥青混凝土。     

纤维加劲复合板与混凝土的粘结效应

研究了FRP板与混凝土之间的粘结效应。为获得局部粘结应力与滑移量的力学关系（τb-s），采用不同类型的纤维－混凝土试件，进行了双剪粘结试验。试验结果显示：粘结强度和粘结应力的分布状态随FRP板刚度变化，局部粘结应力与滑移量的关系与纤维的种类无关，最大局部粘结应力随混凝土的抗压强度增大而增大。局部粘结应力与滑移量关系的数值分析表明：试验结果与Popovics模型（利用Popovics方程可建立τb-s模型，该公式已用于混凝土抗压强度与应变关系的分析计算）具有较好的一致性。     

掺玄武岩纤维水泥稳定再生碎石基层性能研究

针对不同的建筑垃圾掺量,通过抗压强度试验、抗弯拉强度试验、干缩性能试验、抗冲刷性能试验、抗冻性试验、抗疲劳性能试验,研究掺加玄武岩纤维对水泥稳定建筑垃圾路用性能的影响.试验结果表明:掺加纤维后,水泥稳定建筑垃圾的28 d抗压强度、28 d抗弯拉强度增大,干缩系数降低,28 d冲刷质量损失率降低,冻稳系数增大、90 d疲劳寿命提高;随着建筑垃圾掺量的增大,水泥稳定建筑垃圾的路用性能逐渐降低.建筑垃圾掺量为100％时,掺纤维水泥稳定建筑垃圾的28 d抗压强度、28 d抗弯拉强度分别比不掺纤维的水泥稳定建筑垃圾增大了10.1％、17.1％,28 d干缩系数降低了19.4％,冲刷损失率降低了14.6％,冻稳系数增大了2.4％,疲劳寿命增大了26.7％(应力比为0.6)、12.6％(应力比为0.7).建筑垃圾掺量小于等于75％、纤维掺量为0.06％时,水泥稳定建筑垃圾可应用于重交通荷载等级下高速公路基层中.