Compressive Damage of Basalt Fiber Reinforced Foam Concrete Based on Digital Image Correlation

doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.0646

Abstract

Abstract:

To investigate the compressive damage evolution law of basalt fiber reinforced foam concrete， this paper employed quasi-static compression tests and utilized digital image correlation technology for full-field strain analysis. It explored the effects of matrix density （600~1 200 kg/m³） and basalt fiber volume content （0%~0.5%） on the mechanical properties and damage behavior of basalt fiber reinforced foam concrete. The results indicate that the most significant improvement in the ultimate compressive strength of basalt fiber reinforced foam concrete is achieved when the basalt fiber volume content is 0.3% or 0.4%. The compression process of basalt fiber reinforced foam concrete can be divided into four stages： compaction， linear elastic， plastic， and failure. Furthermore， based on the full-field， full-process strain data acquired via digital image correlation， this study defined a damage degree factor and a damage localization coefficient to quantitatively characterize and analyze the material’s damage extent and localization behavior. The incorporation of basalt fiber effectively increases the initial damage load of basalt fiber reinforced foam concrete， delays the damage evolution process， reduces the degree of damage localization， and alters the material’s failure mode.

Key words: basalt fiber, foam concrete, digital image correlation, mechanical property, damage degree factor, damage localization

CLC Number:

TU528

AN Yangzhuang, YU Hai, LIU Changgeng. Compressive Damage of Basalt Fiber Reinforced Foam Concrete Based on Digital Image Correlation[J]. BULLETIN OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY, 2026, 45(1): 92-102.

Figures/Tables 11

Table 1 Basic parameters of cement

Cement

Specific surface

area/（m²·kg^-1）

Setting time/min

Flexural strength/MPa

Compressive strength/MPa

Table 2 Main properties of basalt fiber

Material type	Length/mm	Elongation/%	Density/（kg·m^-3）	Elastic modulus/GPa	Tensile strength/MPa
Basalt fiber	6	3.1	2 650	90	2 750

Table 3 Summary of basalt fiber reinforced foam concrete specimen number

Compressive test specimen number

0%BF/FC-649

0.1%BF/FC-669

0.2%BF/FC-685

0.3%BF/FC-678

0.4%BF/FC-647

0.5%BF/FC-677

0%BF/FC-832

0.1%BF/FC-869

0.2%BF/FC-872

0.3%BF/FC-856

0.4%BF/FC-877

0.5%BF/FC-841

0%BF/FC-1086

0.1%BF/FC-1107

0.2%BF/FC-1067

0.3%BF/FC-1078

0.4%BF/FC-1095

0.5%BF/FC-1057

0%BF/FC-1174

0.1%BF/FC-1226

0.2%BF/FC-1187

0.3%BF/FC-1160

0.4%BF/FC-1201

0.5%BF/FC-1200

Fig.1 Load-displacement curves of basalt fiber reinforced foam concrete under different densities and fiber volume content

Fig.2 Variation law in ultimate compressive strength of basalt fiber reinforced foam concrete with fiber volume content under different densities

Fig.3 Typical normalized load-deflection curves

Fig.4 Vertical strain clouds of foam concrete at different loading levels

Fig.5 Dynamic damage evolution process of basalt fiber reinforced foam concrete during compression failure

Fig.6 Variation curves of P/Pk， Df1， Df2， and Lf with increment of δ/δk

Fig.7 Variation curves of Df2 with increment of P

Fig.8 Variation curves of Lf with increment of δ/δk

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