海南岛玄武岩石粉废渣制备连续纤维实验研究

玄武岩石粉废渣是玄武岩石材破碎加工过程中产生的废料,其粒度细、销路差,尚无成熟的大规模综合利用方法。本文采集海南岛不同地区的8组玄武岩石粉废渣,利用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)和X射线衍射仪(XRD)分析其化学成分和矿物组分,通过差示扫描量热仪(DSC)、能谱仪(EDS)及熔融实验分析其结晶性能,筛选出最符合玄武岩纤维原料特征的样品进行纤维制备研究。通过扫描电子显微镜(SEM)及XRD分析纤维表面形貌与结晶晶相,将其性能与标准纤维进行对比。结果表明,1 450℃时制得的纤维频繁断丝,表面结晶出大量树枝状及针状的硅灰石、石英、黄长石和磁铁矿;升温至1 480℃并保温1 h后成功制得的连续纤维,仍含有黄长石和磁铁矿,断裂强力略低于标准纤维。研究结果表明利用海南岛玄武岩石粉废渣制备连续纤维具有一定可行性,本研究为海南岛玄武岩石粉废渣的处理提供了导向性建议和理论基础。     

FRP锚杆在岩土锚固中的研究进展

纤维增强复合材料（FRP）锚杆较传统锚杆具有耐腐蚀性强、轻质高强等特点,近年来在岩土锚固领域颇受青睐,代表了未来岩土锚固材料的发展方向,但其研究成果较为零散。材料力学性能研究表明,FRP具有抗拉强度高、长期性能和疲劳性能优良等优点,但存在抗弯和抗剪性能较差、脆性破坏特征显著的缺陷,在岩土锚固设计中需特别考虑;归纳分析了FRP锚固体系的破坏模式,指出锚固体系的失效通常是由多种破坏模式耦合作用的结果;总结FRP锚杆与基体介质界面黏结性能的影响因素、界面黏结强度模型和界面黏结-滑移关系,并探讨了界面剪应力分布规律;最后列举了国内外FRP锚杆的工程应用实例并指出FRP锚杆进一步的研究方向。     

纤维加筋市政污泥固结特性试验研究

城市内河环境整治及清淤过程中往往产生大量污泥, 安全高效处理和处置这类市政污泥并实现资源化利用对改善城市生态环境和经济可持续发展具有重要意义。污泥具有高含水率、高孔隙比和高压缩性等特点, 由于其含有较多有机质和细颗粒, 一般难以通过机械脱水达到减容的目的。因此, 提高污泥的脱水速率和改善其固结特性是实现污泥安全处置及资源化利用的首要任务, 也是目前该课题的研究难点。本文提出了一种离散短丝纤维加筋技术, 为了研究该技术对污泥固结特性的影响, 对不同纤维掺量(0, 0.05%, 0.1%, 0.2%, 0.4%和0.8%)的污泥进行了一系列固结压缩试验, 分析了固结过程中纤维掺量对固结系数和渗透系数的影响。结果表明:在相同的荷载条件下, 随着纤维掺量的增加, 试样的压缩量、孔隙比变化显著增加, 固结时间和压缩系数相对减小, 且当纤维掺入量为0.1%时变化最显著, 为最优掺量。此外, 研究结果表明, 纤维的掺入增大了污泥的固结系数和渗透系数, 固结效率和固结效果得到明显改善。     

纤维加筋砂土抗液化试验与数值模拟

砂土液化是导致重大地震灾害的主要原因之一。本研究探讨了天然纤维加筋砂土在循环荷载作用下的抗液化性能。在不排水条件下,对具有不同纤维含量的加筋砂土试样进行了一系列循环三轴试验,研究了饱和砂土的液化特性以及循环剪应变幅值、纤维含量对饱和砂土抗液化性能的影响。此外,通过模拟已完成的循环三轴试验,建立了二维有限元数值模型,并对具有不同纤维含量的加筋砂土进行了参数标定。研究结果表明:(1)增加循环剪应变幅值将促进超孔压累积,使得滞回曲线斜率和平均有效应力减小速度加快;(2)纤维的存在能够减缓超孔压的累积,随着纤维含量增加,加筋砂土抗液化能力得到明显提高;(3)标定后的本构模型参数能可靠地用于模拟纤维加筋砂土的液化响应。研究结果为饱和砂土抗液化问题与纤维加筋砂土的数值模拟提供了有价值的参考。     

有机质含量及组分对泥炭土物理力学性质影响

富含有机物质是泥炭土工程性质不良的主要原因。不同有机质含量及组分的泥炭土,其物理力学性质差异很大。为明确有机质含量的影响,对数十组不同有机质含量无定形泥炭土试样进行一系列室内试验,系统分析了物理、变形、强度及渗透性随有机质含量的变化规律;为比较有机质组分不同导致的工程性质差异,将以上无定形泥炭土物理力学指标与纤维泥炭土试验数据进行系统分析。结果表明:无定形泥炭土基本物理力学指标与有机质含量间有一定的线性关系,其中,初始孔隙比（e₀）、天然含水率（w₀）、液塑限（w_L、w_p）、黏聚力（c）随有机质含量增加线性增大,比重（G_s）、固结系数（C_v）和内摩擦角（φ）随有机质含量增大而减小。相较无定形泥炭土,纤维泥炭土比重小、含水率大、孔隙比大。抗剪强度方面,无定形泥炭土黏聚力随有机质含量增大而增大,较纤维泥炭土略高;内摩擦角随有机质含量增大而有下降趋势,约为纤维泥炭土的1/5～1/14。渗透性方面,无定形泥炭土的初始渗透系数（k_v0）及渗透指数（C_k）随有机质含量增大而减小,且普遍小于纤维泥炭土。     

玄武岩纤维对水泥固化软土性能的影响研究

水泥固化软土是工程中一种常见的地基处理方法。然而众多工程实践表明,仅利用水泥加固软土,其早期强度偏低,且随着养护龄期的增长水泥固化土体积收缩,易造成工程土体的沉降和开裂等问题。本研究选用玄武岩纤维与水泥共同固化软土,探究玄武岩纤维对水泥固化土强度以及收缩性能的影响。本试验制备了不同水泥掺量、不同玄武岩纤维掺量的固化土试样,对各龄期条件下试样的无侧限抗压强度及收缩性质进行测试,结合力学性质及收缩特征,确定最佳的水泥及纤维掺量。并结合试样的微观结构特征来分析,考虑纤维对水泥固化土强度及收缩变形影响的机理。结果表明：纤维的加入能有效提高水泥土的强度,改善其收缩性。纤维在试样中随机离散分布,纤维的存在可起到一种“桥梁”作用,与水泥的水化产物一起充填于土样孔隙中,使得土颗粒间充分连接起来,限制了颗粒间的位移,提高了试样的强度,抑制了试样的收缩,提高了土体整体的稳定性。研究成果可为软土的有效固化处理及高效利用提供理论及实践参考。     

高寒地区水镁石纤维早强型水泥稳定碎石的路用性能研究

为了提高水泥稳定类基层在高寒地区的适用性,提出在基层中复掺基层早强剂和水镁石矿物纤维使其达到早强抗裂作用,通过研究其抗压强度、劈裂强度、收缩特性以及抗冻性能,分析水镁石矿物纤维在水泥稳定碎石中的作用机理。试验结果表明：复掺基层早强剂和水镁石矿物纤维后,20℃养护条件下基层3 d抗压强度与劈裂强度分别为其28 d的85%和76%,-15℃低温养护条件下3 d抗压强度与劈裂强度分别为其28 d的69%和68%;抗收缩性能在加入水镁石纤维后有较大提高,纤维掺量为4%时,干缩系数与温缩系数比未掺时分别降低约92%和48%;抗冻性能也因掺入水镁石纤维而有所改善,纤维掺量为4%时基层28 d冻融残留抗压强度比（BDR）为0.96%。复掺水镁石纤维与基层早强剂,既能有效保证高寒地区水稳碎石的强度,又能避免基层在干燥气候中的收缩开裂和在低温、变温环境中的温缩开裂,其中水镁石纤维最佳掺量为4%。     

黄土渗透和强度性能的改良优化

为探寻适用于黄土地区海绵城市建设的具有较高强度和防渗性能的路基换填材料,通过对掺入水泥、聚丙烯纤维、膨润土的黄土进行强度和渗透性试验,并基于正交试验和田口方法的信噪比分析,获得了改良黄土各掺量的最优配比方案。结果表明:水泥掺量对改良黄土的无侧限抗压强度影响最显著,聚丙烯纤维掺量和长度对其渗透系数影响最大;改良黄土各掺量的最优配比为聚丙烯纤维长度取12 mm、聚丙烯纤维掺量取0.3%、膨润土和水泥掺量分别取3%和8%;在3、7、14 d养护龄期下,最优配比改良黄土的强度和渗透性能均优于不同配比的石灰改良黄土。改良的黄土各掺量最优配比可为黄土地区海绵城市道路建设中的路基处理提供参考。      

灌芯混凝土石膏墙板结构抗震性能试验研究

本文通过对2块灌芯混凝土纤维增强石膏板与8个节点构件在低周反复荷载下的抗震性能试验,研究了构件的抗剪承载能力、构件的延性、恢复力特性、耗能能力和破坏特征等特性;通过实测试点工程结构的动力反应,获得结构的自振频率、振型和阻尼比等模态参数。研究表明,该结构在抗震方面具有良好的性能。     

气态膜法海水提溴影响因素的研究

以聚偏氟乙烯 (PVDF)为材料 ,采用中空纤维气态膜法对影响海水及增浓后海水 (卤水 )提溴的因素进行了探讨。通过分析确定原料液 (含溴海水和卤水 )的温度 T、流速μ、浓度 c以及膜外侧的真空度为影响提溴收率 η、传质系数 k和通量 J的优选因素 ,对此 4因素进行 L16 (44)正交实验。实验结果极差分析表明 :温度是收率和传质系数的首要影响因素 ,而通量的首要影响因素是浓度。在本实验条件下 ,η,k和 J均达最佳时各因素水平分别为 :温度 48℃ ,真空度 60 0 mm Hg,流速 7.81cm/ s,浓度 190× 10 - 6。