钢-玄武岩纤维复合筋抗拉性能试验研究

钢-玄武岩纤维复合筋(SBFCB)的基本力学性能是SBFCB应用于混凝土结构的基础。为了研究SBFCB的受拉力学性能,本研究采用专门设计的直筒黏结式锚具锚固SBFCB,对3种不同玄武岩纤维-钢含量比的SBFCB进行抗拉性能试验研究,从试验结果可以得到SBFCB应力-应变关系的曲线,根据两种材料的复合法则推导出SBFCB单向拉伸的应力-应变曲线模型,再将理论值与试验值进行对比,得到以下结论:(1)随着荷载的增大,内芯钢筋先发生屈服,外包的玄武岩纤维承担更大的荷载,最终外包纤维炸裂破坏,属于延性破坏且有明显预兆。(2)内芯钢筋屈服前,复合筋弹性模量高于纯玄武岩纤维筋,应力-应变关系为线性;内芯钢筋屈服以后,复合筋能继续承受更大的荷载,表现出了明显的"屈服后刚度",称之为"二次刚度"。(3)复合筋理论应力-应变曲线与实测的应力-应变曲线基本吻合。(4)SBFCB内芯钢筋与外包玄武岩纤维在钢筋屈服之前能较好地共同受力。(5)复合筋的玄武岩纤维-钢含量比越大,其初始弹性模量越小,二次刚度和极限强度越大。     

玄武岩纤维筋连续配筋混凝土路面设计应用研究

本文通过对玄武岩纤维筋的特性分析、比较及玄武岩纤维筋连续配筋混凝土路面的配筋计算分析,探讨了玄武岩纤维筋的不同直径和配筋率对连续配筋混凝土路面的裂缝宽度、间距及筋材应力的影响规律,并与钢筋进行比较,得出了玄武岩纤维筋连续配筋混凝土路面设计应用的技术建议,对开展此项路面的设计应用研究工作具有积极的指导意义。     

国产无机纤维复合材料的性能研究

测试了3种国产无机纤维（玻璃纤维、碳纤维和玄武岩纤维）复合材料的拉伸性能和弯曲性能,并通过有限元模拟对这3种无机纤维复合材料产品的刚度状况进行了对比。结果显示,碳纤维复合材料的拉伸性能明显高于玻璃纤维复合材料和玄武岩纤维复合材料,具有优异的力学性能。碳纤维复合材料的比强度是钢材的7.65倍、铝合金的5.85倍,比模量是钢材的2.50倍、铝合金的2.60倍;与钢材相比,玻璃纤维复合材料和玄武岩复合材料都具有较好的比强度和比模量。试验表明,这3种无机纤维复合材料都是较为理想的轻量化材料。     

玄武岩纤维透水沥青混凝土力学性能试验研究

文中以PAC-13混合料为研究对象,采用玄武岩纤维对透水沥青路面的力学性能进行改良,并开展多种室内试验对其影响效果进行分析和评价。结果表明:通过析漏试验确定纤维改良PAC-13混合料的最佳油石比为4.6%;纤维的掺入提高了PAC-13混合料渗水的有效空隙率和渗水系数;推荐采用0.3%的玄武岩纤维掺量,使得PAC-13混合料达到较佳的排水功能和路用性能。     

BFRP锚杆公路岩质边坡加固工程应用研究

玄武岩纤维复合筋(BFRP)筋材具有极好的工程性能,特别是在抗拉构件中,完全可以替代钢筋。该文依托广东东环高速公路K13+785～K14+060段边坡BFRP锚杆加固工程,采用数值分析方法,研究了BFRP锚杆设计参数,提出BFRP锚杆岩质边坡加固设计方法、施工工艺及检测方法。边坡变形监测表明:采用BFRP筋材锚杆加固岩质边坡是可行的。     

硅藻土-玄武岩纤维复合改性沥青的低温流变性能试验研究

已有研究表明,硅藻土-玄武岩纤维复合改性沥青的高温性能明显好于基质沥青,而对其低温性能改善作用仍不明确。为了评价硅藻土-玄武岩纤维复合改性材料对沥青低温性能的作用,通过BBR试验对6组不同掺量的硅藻土-玄武岩纤维复合改性沥青低温流变特性进行研究。选用Burgers模型描述复合改性沥青的低温流变行为,获取相应粘弹性参数对其低温流变性能进行分析。结果表明,Burgers模型对硅藻土-玄武岩纤维复合改性沥青的流变行为拟合效果理想。硅藻土的加入削弱了沥青的低温性能,随着玄武岩纤维质量分数的增多,沥青的低温抗裂性能和应力松弛能力先降低后增加。相比于基质沥青,掺量为(7. 5%和4%)的硅藻土-玄武岩纤维复合改性沥青的低温性能得到提高,并且硅藻土-玄武岩纤维复合改性沥青的低温抗裂性优于硅藻土改性沥青。     

土工织物散体桩桩体单轴压缩试验

土工织物散体桩是一种新型的复合地基桩基,为了研究其在轴向荷载下的强度和变形特性,并探讨桩体强度和模量的确定方法,选用了3种相对密度（D_r=0.42,0.62,0.78）的碎石和4种筋材强度（T=33,43,52,65 kN·m^-1）的无接缝聚丙烯土工编织布套筒,制备成12组直径为300 mm,高度为600 mm的大尺寸土工织物散体桩桩体试样,对试样进行单轴压缩试验至破坏。研究结果表明：单轴压缩下土工织物散体桩桩体应力-应变曲线在加载初期因碎石受到初始压密而上凹,而后近似线性增长至桩体强度,随后应力随应变减小呈现应变软化特性;当加载接近至桩体强度时,编织布套筒中间部位明显鼓胀,该处横向筋丝逐根断裂直至桩体失效,故横向筋丝的强度对桩体的强度起控制作用,在实际应用中可加强横向筋丝的强度以进一步提高桩体的竖向承载力;土工织物散体桩桩体强度与碎石相对密度无相关关系,而与筋材强度呈较好的线性统计关系,可以通过筋材强度确定土工织物散体桩的桩体强度;土工织物散体桩桩体模量随筋材强度或碎石密实度的增大而明显增大,在同一碎石密实度下,桩体模量随筋材强度呈线性增长关系;建立了土工织物散体桩桩体模量理论计算公式,并采用试验值对理论公式进行修正,修正系数κ=2.4,修正后的结果与试验值吻合很好。     

连续玄武岩纤维筋配筋水泥混凝土路面施工技术研究

文章介绍了河北张石高速公路连续玄武岩纤维筋配筋路面试验路段的工程概况、设计方案和试验段施工工艺,对连续玄武岩纤维筋配筋混凝土路面施工技术进行了研究。     

玄武岩纤维筋与钢筋在路面应用中的分析比较

通过对连续配筋路面的分析,提出采用新材料代替钢筋的必要性,介绍了连续玄武岩纤维筋的物理化学性能.建立有限元模型,计算配置两种材料道面的荷载应力与翘曲应力并进行比较.分别计算得到玄武岩纤维筋以及钢筋的3大控制指标,并将结果进行比较,得到应用玄武岩纤维筋代替钢筋具有很高的可行性.     

软基老路加宽的加筋分析

分析了筋材拉伸应变随铺设位置的变化及筋材嵌入老路堤的长度;研究了筋材模量对加筋效果的影响,并与实测结果进行了对比。分析结果认为,筋材应变随铺设位置从路堤底部上移逐渐变小,建议新路堤加两层筋,一层在底部,一层在中部,筋材须嵌入老路堤一定长度。     

纤维掺量对沥青混凝土抗压回弹模量的影响分析

为了研究纤维掺量对沥青混凝土的抗压强度和回弹模量的影响,选用5种聚酯纤维掺量沥青混凝土的圆柱体试件在M TS810材料试验机上进行单轴静压试验,试验温度为20℃。分析了沥青混凝土的抗压强度和回弹模量随纤维掺量变化的规律以及纤维的作用机理,同时对回弹模量取值的合理性进行了探讨。结果表明,沥青混凝土的力学性能对纤维的掺量反映敏感,适量地加入纤维会改善沥青混凝土的抗压强度和回弹模量。根据试验分析结果确定纤维的合理掺量范围为0.2%~0.25%,纤维掺量为0.3%的回弹模量合理取值有待深入研究。     

聚苯胺复合导电纤维沥青混凝土的性能研究

为了提高沥青路面使用寿命,需对沥青路面进行损坏监测和公路交通智能化管理,该文以聚苯胺复合导电纤维为导电相材料,采用SMA-16非连续密级配,制备了聚苯胺复合导电纤维沥青混凝土.采用马歇尔试验法对掺混复合纤维前后的沥青混合料的力学性能进行了测试.研究表明:聚苯胺复合导电纤维沥青混凝土的力学性能得到了明显改善,在纤维分散均匀时,随着纤维掺量的增加,稳定度、流值、空隙率和饱和度均有增大趋势;掺混导电纤维的沥青混凝土电性能得到明显改善,复合导电纤维沥青混合料电导率提高了5～6个数量级,渗流阈值为0.2%;综合分析拌和过程中纤维的分散性、力学性能和电性能,最终确定了复合导电纤维的最佳掺量为0.2%～0.4%.     

粉土路基坡面复合面层护坡技术的面层材料特性

针对粉土路基边坡的坡面冲刷破坏和分层滑移破坏特征,提出一种融合玄武岩纤维加筋与聚丙烯酰胺固化作用,并集植草、抗冲刷、增稳多种功效的粉土路基坡面复合面层护坡技术。根据复合面层中不同面层的防护机制,开展对应面层材料的直剪试验、淋滤质量损失试验、渗透试验和毛细水上升试验,通过讨论面层材料中玄武岩纤维加筋量、筋长、聚丙烯酰胺掺量的变化与对应面层材料剪切变形、剪切强度、质量损失比、渗透系数、入渗量的关系规律,从材料角度分析获得玄武岩纤维的相对经济掺量、筋长与聚丙烯酰胺的相对经济配比及其对应材料指标。试验结果表明：复合面层材料相对粉土强度提高80%~150%,抗冲刷性能提高约200%,抗渗性提高约3个数量级;面层材料相对经济的配合比大致为玄武岩纤维筋长12 mm、掺量0.4%,聚丙烯酰胺掺量1%;面层材料大幅改善了原粉土的强度、变形性能、抗冲刷性与抗渗性,3层复合面层材料将减少入渗、削弱侵蚀、提高强度3种功能融为一体。     

玄武岩纤维增强高粘沥青混合料制备工艺与性能研究

为探讨玄武岩纤维与高粘改性沥青的复合使用效果,通过室内试验研究玄武岩纤维高粘改性沥青混合料的制备工艺,并对其路用性能进行评价。结果表明:施工温度是影响玄武岩纤维高粘沥青混合料制备的关键因素;玄武岩纤维高粘沥青混合料的高温稳定性与水稳定性均优于玄武岩纤维SBS改性沥青混合料,对南方高温多雨地区具有较好的适用性。     

一种新型平行钢丝智能拉索

在制备纤维增强塑料(FRP)筋的过程中,沿筋长度方向埋入光纤Bragg光栅传感器,制成了光纤光栅-纤维增强塑料复合筋(FRP-OFBG筋)。拉索制作过程中,将FRP-OFBG筋布设到平行钢丝拉索中,并利用冷铸锚锚杯内的环氧砂浆固定FRP筋的两端,得到一种新型平行钢丝智能拉索。利用智能筋与平行钢丝的协调变形,实现拉索的应力应变测量,监测拉索的工作状态。试验结果证明,该方法是可行的、有效的,且采用光栅传感器测量拉索应变测量精度较高。     

玄武岩纤维筋与高强纤维混凝土粘结性能及本构模型研究

为了研究玄武岩纤维筋与高强玄武岩纤维混凝土的粘结性能,选用直径分别为10mm、14mm和18mm的玄武岩纤维筋埋入边长150mm的立方体试块中,玄武岩纤维筋与混凝土的中心粘结长度分别为40mm、70mm和100mm,混凝土中短切纤维丝的体积掺量分别为0％、0．1％、0．15％和0．2％。通过改变BFRP筋的直径、锚固长度以及纤维掺量,研究高强玄武岩纤维混凝土与玄武岩纤维筋的粘结性能。试验结果表明：平均粘结强度随锚固长度的增大而降低,随玄武岩纤维筋直径的增大而减小;通过三种纤维掺量比较,当纤维掺量为0．2％时,粘结强度最为理想。二者的粘结滑移本构模型符合连续曲线模型。     

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。     

黄土加筋路堤的数值模拟及性能分析

采用FLAC数值方法对黄土加筋路堤施工全程进行模拟,基于室内压缩试验和FISH动态模量输入的方法来描述土体的压实,利用土体在不同围压下的压缩模量来计算其变形模量,并用该法对宁夏黄土地区高速公路某路堤加筋试验工程进行了模拟,模拟结果和实测值较为接近。结果显示:随着路堤施工的推进,长短筋材发挥的作用不断变化,在路堤填土高度不高时,长短筋材受力区别不明显,填土高度增大时,短筋受力逐渐减少,长筋受力不断增大;并且,据长筋的受力特点可以分为3个区域:边缘区、受力区,内部区。对黄土路堤加筋效果的评价不仅应包括对筋材和路堤稳定性的提高,而且还应包括筋材对路堤不均匀沉降和基底土压力的调整作用。研究结果为土工合成材料在黄土中的推广应用提供了有益的探索。     

玄武岩纤维在重载SBS沥青玛蹄脂碎石混合料路面中的应用

为探讨玄武岩纤维在重载路面中的路用性能及其路面结构的力学响应，对不同掺量玄武岩纤维沥青混合料与路面结构进行研究，通过高温稳定性、低温抗裂性、浸水马歇尔和冻融劈裂试验对玄武岩纤维SMA-13沥青混合料的高低温及水稳性能进行评价，并基于ABAQUS有限元程序对路面结构在累计荷载作用下的力学响应进行分析。结果表明：玄武岩纤维沥青混合料高温、低温、水稳性能要明显优于木质素纤维沥青混合料，最佳掺量为0.3%;玄武岩纤维沥青路面上面层变形量最大，且纤维对集中于中面层的车辙变形影响尤为显著。室内试验和有限元模拟结果表明，玄武岩纤维对SBS沥青路面的改善效果显著，且ABAQUS有限元程序在研究玄武岩纤维路面结构力学性能时能够起到良好的作用。     

连续玄武岩纤维筋水泥混凝土路面的配筋设计研究

文章通过分析连续配筋水泥混凝土路面设计施工中的关键问题,提出采用新材料代替钢筋的必要性。介绍了连续玄武岩纤维筋的物理化学性能,建立了连续配筋路面温缩及干缩应力分析的计算模型,得到可用于玄武岩纤维筋配筋水泥混凝土路面设计的三大控制指标,并将结果与钢筋配筋的指标进行比较,结果表明应用玄武岩纤维筋代替钢筋是完全可行的。