海洋环境下玄武岩纤维布增强混凝土桥墩的耐久性试验研究

为研究海洋环境下玄武岩纤维布对混凝土桥墩耐久性的影响,用混凝土圆柱试件模拟桥墩,对其进行抗压试验。制作未包裹、3条带玄武岩纤维布包裹的和全包裹的3种圆柱体混凝土试件,将试件和玄武岩纤维浸泡在5倍浓度海水中,每隔45d对试件进行抗压试验,并观察玄武岩纤维的表面形态。试验结果表明:相同腐蚀时间下,玄武岩纤维布包裹的试件的抗压强度比未包裹的大,且玄武岩纤维布全包裹的试件的防腐蚀性能优于3条带包裹的试件;在腐蚀初期,玄武岩纤维布包裹的试件的抗压强度降低率较小,随着腐蚀时间的增长,抗压强度降低率显著增大;玄武岩纤维布包裹的试件呈脆性破坏;玄武岩纤维在浸泡约90d出现腐蚀;包裹玄武岩纤维布能有效提高混凝土的耐久性能。     

玄武岩纤维增强沥青混凝土抗裂性能试验研究

玄武岩纤维具有天然的与沥青混凝土的亲和力和耐碱性,能更有效地参与矿料和沥青混合料之间的结合。通过约束应力和冲击韧性试验,研究玄武岩纤维加筋沥青混凝土的低温抗裂性能,为玄武岩纤维在沥青路面中的推广应用提供理论依据。     

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。     

盐腐蚀环境下再生玄武岩纤维沥青混合料水稳定性研究

在国内外对盐腐蚀环境下再生玄武岩纤维沥青混合料水稳定性能鲜有研究的情况下,采用现行规范JTG E20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》规定的浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验的方法,对比分析在自来水溶液和高浓度(质量分数为10%)亚硫酸盐腐蚀溶液中玄武岩纤维对再生沥青混合料水稳定性能的改善效果。试验结果表明:在两种试验环境中,再生玄武岩纤维沥青混合料的水稳定性均满足规范要求。玄武岩纤维对再生沥青混合料的浸水马歇尔稳定度提高较大,水溶液中为7.2%,腐蚀溶液中为9.7%;而对浸水马歇尔残留稳定度也有一定的提高,水溶液中为6.4%,腐蚀溶液中为6.6%。在低温冻结和高温融化的环境中,高浓度的盐腐蚀溶液加剧了对再生玄武岩纤维沥青混合料劈裂强度的劣化作用。     

玻璃纤维增强筋的高温耐碱性能试验

参考国内外关于玻璃纤维增强筋耐碱性能试验方法,将玻璃纤维增强筋分别浸泡于60℃碱性溶液中0、15、30、60和90d,并对浸泡后的玻璃纤维增强筋进行了拉伸试验。试验结果表明:由乙烯基树脂和E-glass复合而成的玻璃纤维增强筋在碱性环境下力学性能保持良好,但存在一定的拉伸强度损失。在碱性溶液中浸泡90d后,平均剩余强度大于70%,拉伸强度值仍远大于标准设计强度值;浸泡前期拉伸强度变化明显,浸泡后期(在60~90d之间)玻璃纤维增强筋的性能保持稳定,试验用玻璃纤维增强筋的力学性能在碱性环境下保持较好。     

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.     

硫酸盐-冻融共同作用下隧道衬砌支护喷射混凝土劣化性能研究

为研究地铁隧道衬砌支护结构在恶劣环境下的劣化问题,以西部地区地铁隧道服役过程中典型的气候条件和腐蚀环境为背景,研究冻融和盐溶液侵蚀情况下隧道衬砌支护结构的耐久性能。依据兰州秋冬环境温度和地下水中硫酸盐的离子质量浓度设计室内硫酸盐-冻融侵蚀试验,研究不同掺量的粉煤灰和玄武岩纤维对衬砌支护喷射混凝土在不同冻融循环次数作用下的质量损失率、相对动弹性模量和抗压强度耐蚀系数的影响,并根据试验结果建立考虑粉煤灰掺量和玄武岩纤维掺量的抗压强度衰减模型。结果表明： 1）粉煤灰和玄武岩纤维对衬砌支护喷射混凝土性能提升的最优掺量分别为20%和0.1%。2）混凝土的质量损失率随冻融循环先增大后降低,到后期又持续增大;随着粉煤灰和玄武岩纤维掺量的增大,衬砌支护喷射混凝土的质量损失率降低,当粉煤灰和玄武岩掺量分别达到30%和0.15%时,对质量损失率的降低出现负效应。3）喷射混凝土的相对动弹性模量和抗压强度耐蚀系数随着冻融循环次数的增大在初期损失较小,之后迅速增大。     

纤维混凝土抗盐冻性能试验研究

为提高季冻区路用水泥混凝土的抗盐冻性能,以钢纤维、玄武岩纤维、PVA和聚丙烯纤维混凝土和素混凝土为研究对象,进行盐冻条件下的弯拉强度及冻融循环试验,分析200次冻融循环作用下混凝土的弯拉强度损失、相对动弹模量、质量损失及疲劳寿命。研究结果表明:纤维的掺入可显著提高混凝土的弯拉强度(聚丙烯纤维除外)、抗盐冻性能及疲劳性能;钢纤维、玄武岩纤维、PVA和聚丙烯纤维4种纤维掺入后,混凝土的弯拉强度分别比素混凝土弯拉强度增加14.3%、7.9%、20.6%和-4.8%;抗盐冻性能由高到低为聚丙烯纤维钢纤维PVA玄武岩纤维;200次冻融循环作用下,疲劳寿命由大到小为钢纤维PVA聚丙烯纤维玄武岩纤维素混凝土路面。4种纤维中,钢纤维混凝土弯拉强度和抗盐冻性能良好,且冻融前后疲劳性能最佳,因而在季节性冰冻地区水泥混凝土路面材料设计时应当优先推荐使用钢纤维。     

玄武岩纤维SMA-13沥青路面的应用研究

介绍了木质素纤维和玄武岩纤维的特点。分析研究了玄武岩纤维SMA-13沥青混合料的路用性能。提出玄武岩纤维SMA-13沥青混合料的谢伦堡沥青析漏试验结合料损失可放宽至≤0.3%,矿料间隙率可放宽至≥15.0%,沥青饱和度调整为70%~80%。结合中国首次全线使用玄武岩纤维SMA-13的郴(州)-宁(远)高速公路,介绍了玄武岩纤维SMA-13路面的施工关键技术。     

玄武岩纤维碎石封层配合比设计研究

纤维碎石封层正逐步取代碎石封层大量应用于路面预防性养护和应力吸收层。但其配合比设计方法仍沿用碎石封层的方法,无法体现纤维增强的特性。本研究选用性能优于玻璃纤维的玄武岩纤维作为增强材料,在稀浆封层配合比设计扫刷试验的基础上,增加了板冲击试验,并以层间拉拔剪切性能为验证,来最终确定玄武岩纤维碎石封层各材料适宜的用量值。