拆迁隔墙安置解决方案

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配BFG蒸压砂加气混凝土砌块 轻质砖填充墙框架抗震性能试验




性能玄武岩纤维E玻璃纤维S玻璃纤维芳纶碳纤维密度/g·cm32.6~2.82.542.491.381.78抗拉强度/MPa3450~49003100~38004020~46502900~34003500~6000弹性模量/GPa88~9173~7688~9170~140230~600断裂伸长率/%1.5~3.24.75.32.8~3.61.5~2.0

从表1可以看出玄武岩纤维的抗拉强度为3450~4900MPa,比芳纶、E玻璃纤维都要高,与S玻璃纤维相当,比碳纤维低一些;弹性模量比芳纶、E玻璃纤维都要高,与S玻璃纤维相当,比碳纤维低一些;断裂伸长率比玻璃纤维和芳纶纤维

都要低,碳纤维相当。

(2)玄武岩纤维的化学性能

玄武岩具有耐酸碱和水的腐蚀,玄武岩纤维含有的MgO和TiO2等成分能提高

纤维耐化学腐蚀及防水性能。因为水泥是碱性材料,而玄武岩纤维耐碱、耐磨、耐辐射,从而也提高了玄武岩纤维材料的耐久性能。玄武岩纤维与常用于高性能

纤维的化学性能对比于表12。

表12各种高性能纤维化学性能对比[7]

性能煮沸3h的质量损失

玄武岩纤维E玻璃纤维芳纶碳纤维

耐水性(H2O)0.20.70.3基本无变化耐酸性(2mol/LHCL)2.238.98.0基本无变化耐碱性(2mol/LNaOH)2.756.010.2基本无变化

从表2可以看出玄武岩纤维耐酸碱及耐水性能都优于E玻璃纤维及芳纶,特

别是耐酸碱性能优于玻纤纤维较多,作为碱性材料的水泥的增强材料较玻璃纤维

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中国地震局工程力学研究所硕士学位论文

及芳纶更合适。

综上分析,玄武岩纤维格栅具有抗拉强度高、耐高温、耐低温、耐酸碱[1,3,66]

等良好性能,同时玄武岩存储量丰富,玄武岩纤维格栅价格适中等良好的特性。

1.2.2玄武岩纤维格栅在土木工程领域的研究应用现状

我国对于玄武岩纤维的研究起步较晚,大规模研究主要集中于近十年,现有
蒸压加气混凝土砌块 轻质砖 轻质隔墙板 加气块
的研究成果也主要集中在试验方面。

(1)玄武岩纤维格栅材料性能试验研究

张敏[8]等对连续性玄武岩纤维增强复合材料进行了力学性能试验研究,讨论了

各种参数对其力学性能的影响,且对比其他的力学性能进行了比较。结果表明,

CBF片材的抗拉强度接近于芳纶纤维,而弹性模量和断裂收缩率均优于芳纶纤维。

杨勇新[9]等进行了玄武岩纤维布的耐久性试验,试验研究玄武岩纤维布在湿热

老化环境中的抗拉强度、延伸率、弹性模量随时间的变化。结果表明,玄武岩纤维布抗湿热老化的稳定性较好。

沈凯凯[11]等进行了玄武岩纤维布加固混凝土柱抗震性能正交试验研究,对玄

武岩纤维布和碳纤维布分别进行了拉伸试验。试验结果表明:玄武岩纤维比碳纤维抗拉强度低,但其极应变大,延性较好。

目前来看,关于玄武岩纤维材料性能的试验研究较为充分,而且现有研究结果

均表明其具有高强度、塑性好、性能稳定的优点。

(2)玄武岩纤维应用研究

目前关于玄武岩纤维在土木工程领域的应用的研究主要集中在纤维材料增强

混凝土、结构加固两大方面。

1)纤维布及格栅增强混凝土研究

颜祥程[12]等研究了玄武岩纤维格栅增强水泥混凝土的弯曲力学特性,对不同

不同工况下制作的水泥混凝土试件进行了四点弯曲试验。结果表明:试件属于脆性破坏;纤维格栅明显改善了水泥混凝土的弯曲力学性能,使其抗弯强度提供了

6.62%31.4%;格栅表面经环氧树脂处理后,试件的抗弯强度提高了8.3%~11.88%。颜祥程[13]等研究了玄武岩纤维格栅对新/旧水泥混凝土粘结性能的影响,分别对格栅类型、网格大小、粗集料最大粒径及格栅表面处理的不同工况进行了新/旧

水泥混凝土的立方体试快进行了劈拉试验,分析了试件的破坏过程。结果表明,

采用玄武岩纤维格栅增强比采用玻璃纤维格栅增强新/旧水泥混凝土粘结劈拉强度

大;采用小网格比采用大网格的水泥混凝土粘结劈拉强度大;对格栅表明进行处理也对粘结劈拉强度有较大的影响。

张伟彪[14]等研究了玄武岩纤维格栅增强混凝土动力性能的试验研究,对玄武

岩纤维格栅混凝土的静动态试验数据进行处理分析,得到了表征试件动力特性的参数。试验结果表明,玄武岩纤维格栅能有效提高试件的阻尼比,从而对研究结

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第一章绪论

构减振降噪有积极意义。

张伟彪[15]等研究不同网格大小的玄武岩纤维增强混凝土梁动力性能的影响,

分别对5mm×5mm及10mm×10mm的纤维格栅增强混凝土梁进行动力试验。试验结果表明,2种尺寸的纤维格栅均能改善混凝土的动力性能,其中5mm×5mm纤维格栅的动力增强效果比10mm×10mm的纤维格栅明显很多,表明纤维格栅尺寸对

增强混凝土动力性能有较明显的影响。

王雅礼[16]进行了玄武岩纤维网增强复合墙体的基本力学性能试验研究,通过

对玄武岩纤维网增强砖砌体试件进行抗压,得出了影响抗压强度的主要因素;通过对纤维网增强砖砌体试件进行抗剪试验,观察试件的破坏过程、最终破坏形式,分析不同玄武岩纤维网增强方式对砖砌体受剪承载力及破坏形态的影响,提出了玄武岩纤维格栅网增强砖砌体试件的受剪承载力计算公式;通过对纤维网增强砖砌体试件进行弯曲抗拉试验,分析增强效果、破坏形态及弯曲抗拉能力。试验结果表明,同一强度条件下砂浆和块体,沿齿缝截面破坏的砖砌体抗拉强度远远大于沿通缝的抗拉强度。

郭范波[17]等进行了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,分别对未增强及其他不同增强形式的混凝土圆柱试件进行抗压试验,观察玄武岩纤维的表面形态。试验结果表明,相同腐蚀试件下,采用玄武岩纤维布包裹的试件抗压强度比未包裹试件高;腐蚀初期,玄武岩纤维布包裹的试件抗压强度降低率较小,随着腐蚀的时间增长,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;包裹的玄武岩纤维布能有效的提高混凝土的耐久性能。综上所述,玄武岩纤维格栅能增强混凝土的抗拉强度,有效抑制裂缝的开展;增强混凝土动力试验中,纤维格栅能够有效地提高试件的阻尼比,对结构的减振降噪有积极意义;纤维格栅表面进行涂覆处理能够提高纤维格栅与混凝土的粘结作用。

2)结构加固研究

吴刚[18]等进行了玄武岩纤维与碳纤维加固混凝土矩形柱抗震性能比较研究,

结果表明,采用玄武岩纤维格栅加固可以改变试件的破坏模式,增强试件的抗震性能。

杨勇新[22]等进行了玄武岩纤维布加固混凝土梁的抗弯疲劳性能试验,分析玄

武岩纤维布对加固梁抗弯疲劳性能的影响。试验结果表明,采用玄武岩纤维布进行加固后,梁的抗疲劳性能得到极大改善。

李志强[23]等进行了玄武岩纤维布提高钢筋混凝土梁受剪承载力试验研究,分

析其受力破坏过程。结果表明,黏贴玄武岩纤维布后,试验梁的开裂荷载和抗剪承载力都得到了不同程度的提高,其中以抗剪承载力的提高更为显著。

王继兵[24]等进行了玄武岩纤维加固砌体墙抗震性能试验研究,分析了加固前

后墙体的受力性能、滞回特性、刚度退化、耗能及变形能力等变化规律。研究表

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中国地震局工程力学研究所硕士学位论文

明,玄武岩纤维加固可以较大程度地提高砖墙的极限荷载和变形性能、有效延缓墙体裂缝发展、改善砌体脆性,从而显著提高结构的抗震性能。

张斯等[2526]进行了玄武岩纤维布加固砌体墙抗震性能试验,分析试验的加固

效果。结果表明,玄武岩布改善砌体的破坏形态,能够有效的抑制已开裂试件的既有裂缝,提高砌体墙的抗震性能;与未加固试件相比,玄武岩布加固试件的承载力和变形能力明显提升,刚度和耗能能力显著改善。

沈凯凯[11]等进行了玄武岩纤维布加固混凝土柱抗震性能正交试验研究。试验

结果表明。使用纤维布加固钢筋混凝土柱可提高其承载力、延性及耗能性能,改善构件抗震性能;纤维布材料对试件的抗震性能影响最大,且以耗能性能为指标,玄武岩纤维布的加固效果略优于碳纤维布,故玄武岩纤维布值得在实际抗震加固工程中推广应用。

现有的研究都明确指出了玄武岩纤维的一个优点:韧性好。但是目前关于玄武岩纤维的应用方面的研究主要集中在试验方面,理论研究较少,并且已有研究成果仅仅局限于对试验结果的分析,综合考虑构件尺寸、加固量、构件形状、纤维性能、混凝土性能等多方面因素的影响的强度模型还没有,以至于实际工程应用中采用玄武岩来进行结构构件加固缺乏理论依据。