钢纤维高性能轻骨料混凝土多轴强度和变形特性研究

为了研究钢纤维掺量和三轴应力比对高性能轻骨料混凝土破坏准则和本构关系的影响规律,进行了钢纤维全轻混凝土和钢纤维次轻混凝土多轴强度和变形特性的试验研究,考虑到试验机加载能力和新拌高性能轻骨料混凝土的工作性能,选取的钢纤维体积掺量为0、0.5%、1.0%和1.5%,试验加载路径有单轴拉、压,双轴等压和真三轴压。结果发现在单轴应力和低应力比条件下,钢纤维能够明显地发挥增强阻裂作用,随着钢纤维掺量的增加,中间主应力对极限抗压强度和峰值应变的影响越来越大,且钢纤维体积掺量对两种轻骨料混凝土应力-应变曲线下降段有一定的影响;在高应力比条件下,钢纤维体积掺量对峰值强度、峰值应变和应力-应变曲线下降段无明显影响,但对高应力比下轻骨料混凝土应力-应变曲线上特有的应力平台区域有较大的影响。考虑钢纤维含量特征参数的影响,对普通骨料混凝土的Kotsovos破坏准则进行了相应的修正,得出了适合钢纤维增强轻骨料混凝土的破坏准则表达式。     

复合受剪钢纤维再生混凝土破坏机理及强度计算

为研究钢纤维再生混凝土在复合受剪状态下的力学性能,以取代率、法向应力和钢纤维掺量为变化参数,设计了102个标准立方体试件进行复合受剪试验。观察了钢纤维再生混凝土在直剪、压剪作用下的破坏形态,获取了其在直剪、压剪作用下的全过程剪切应力-位移曲线,深入分析了取代率、法向应力和钢纤维掺量对钢纤维再生混凝土剪切强度、峰值位移的影响规律。结果表明：随着法向应力的增大,剪切强度逐渐增大;随着取代率的增加,掺量为0%的钢纤维再生混凝土剪切强度随之减小,掺量为1%的钢纤维再生混凝土剪切强度先增大后减小;与掺量为0%的钢纤维再生混凝土相比,掺量为1%的钢纤维再生混凝土平均剪切强度提高了10.77%;提出了剪切强度公式,所得计算值与试验值吻合良好。     

钢纤维聚合物混凝土抗压本构关系

钢纤维聚合物混凝土是由聚合物混凝土基体和钢纤维共同组成的纤维增强复合材料，它的力学行为不仅依赖于聚合物混凝土基体的行为，而且与钢纤维的掺量、分散特征以及钢纤维的几何尺寸有关，本文将基于损伤力学原理研究在不同纤维掺量下的钢纤维聚合物混凝土的全程压力-应变曲线及其本构模型。     

高温条件下钢纤维混凝土动态抗压性能试验研究

应用分离式霍普金森压杆和电阻式高温加热炉对不同纤维掺量(1%,2%)的钢纤维混凝土试件进行了不同温度条件下(20℃,200℃,400℃,600℃,800℃)的动态压缩试验,获得了不同温度条件下该种材料的动态应力-应变曲线,得到了相应的动态抗压强度和峰值应变。试验结果表明,钢纤维混凝土具有明显的应变率强化效应和温度损伤效应。在各试验温度下,钢纤维混凝土的动态抗压强度随着应变率的增大而提高;同一加载速率下,钢纤维混凝土的动态抗压强度随着试验温度的升高大幅度降低;相比于普通混凝土,钢纤维混凝土的抗冲击性能显著提高。     

基于钢纤维掺量的混凝土的冲击性能研究

为了研究钢纤维掺量对高性能混凝土冲击性能的影响,本试验通过改变纤维掺量,依照ACl544．2R的纤维混凝土性能测试方法,对不同钢纤维掺量的试件进行研究。结果发现：在纤维掺量从0-25kg／m3变化时,钢纤维高性能混凝土的冲击性能随纤维掺量的增加而增强,但超过25kg／m3后其冲击性能降低。     

纤维素等若干因素对仿钢纤维增强透水混凝土性能的影响

本实验研究了不同仿钢纤维掺量(0%、0.2%、0.4%、0.6%)对透水混凝土抗压强度和透水系数的影响,并分析了骨料粒径、细骨料、纤维素等因素对仿钢纤维增强透水混凝土抗压强度和透水性能的影响。研究表明:仿钢纤维能够在一定程度上提高透水混凝土的早期强度;随仿钢纤维掺量的增加,透水混凝土28 d的抗压强度呈先上升后下降趋势,即存在最优掺量;当仿钢纤维掺量增加时,透水混凝土的透水能力先下降后上升;透水混凝土的抗压强度随骨料粒径的增大而降低,透水系数随骨料粒径的增大而明显增大;细骨料会使透水混凝土的早期抗压强度降低,但会提高透水混凝土28 d的抗压强度;随着细骨料取代量的增加,透水混凝土的透水系数先增大后减小;透水混凝土的抗压强度随纤维素掺量的增加而降低,透水系数随纤维素掺量的增加而增大。本研究可为实际透水混凝土施工过程中外掺料的选择提供参考。     

多因素对再生混凝土力学性能及抗冻性的影响

为研究不同因素、不同水平对再生混凝土力学性能的作用。该文通过正交试验研究钢纤维掺量、再生粗骨料掺量和粉煤灰掺量对再生混凝土力学性能(抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度)的影响,确定各因素对再生混凝土力学性能的影响程度,并加以量化表征,并提出多因素共同作用下再生混凝土力学性能的多元非线性回归模型且进行验证。在此基础上,该文进一步研究再生混凝土的抗冻性。结果表明:再生混凝土的力学性能随钢纤维掺量的增加而提高;随粉煤灰掺量增加而降低;再生粗骨料掺量对再生混凝土的力学性能影响较小。钢纤维的掺入可提高再生粗骨料的掺量。再生混凝土力学性能的实测值与通过建立的回归模型得到的计算值的最大误差在6.5%以内。此外,钢纤维的掺入和减少再生粗骨料的掺量均可以提高再生混凝土的抗冻性。     

纤维自密实混凝土断裂能试验研究

通过14组56根带切口自密实混凝土梁三点弯曲试验,研究不同掺量的钢纤维、聚丙烯腈纤维、钢纤维与聚丙烯腈纤维组成的混杂纤维对自密实混凝土断裂能的影响规律。试验中制作了未掺纤维且强度相近的自密实混凝土伴随试件,用以对比并计算断裂能增益比。结果表明:钢纤维能显著提高自密实混凝土的断裂能,随着钢纤维掺量的增加,其断裂能呈线性增加;聚丙烯腈纤维有利于自密实混凝土断裂能的提高,但影响较小,且非线性增加;在钢纤维体积率不变情况下,聚丙烯腈纤维有利于混杂纤维自密实混凝土断裂能的提高,但也非线性增加。在分析试验结果的基础上,提出了以混凝土抗压强度、骨料最大粒径、纤维影响系数为主要因素的纤维自密实混凝土断裂能计算模型,经过对比表明,计算模型具有良好精度。     

弯曲荷载与酸雨侵蚀共同作用下钢纤维混凝土的耐久性能

利用拉杆加载系统对钢纤维混凝土试件施加弯曲荷载,开展弯曲荷载作用下钢纤维混凝土的酸雨干湿循环试验,研究钢纤维掺量以及应力状态、应力水平对钢纤维混凝土酸雨侵蚀作用下中性化深度的影响规律。结果显示:弯曲拉应力加速了混凝土的中性化速度,一定水平下的弯曲压应力对于混凝土的中性化起到了抑制作用。钢纤维混凝土在承受弯曲荷载作用下的中性化弯曲应力影响系数与应力水平之间的关系符合二次多项式。钢纤维能够降低弯曲拉应力对基体混凝土酸雨侵蚀速度的影响,在本实验所选用的几种掺量中,当钢纤维掺量为1.5%时,这种降低效果最明显。但是钢纤维对弯曲压应力引起的混凝土酸雨侵蚀中性化深度变化无显著影响。     

弯曲荷载与酸雨侵蚀共同作用下钢纤维混凝土的耐久性能

利用拉杆加载系统对钢纤维混凝土试件施加弯曲荷载,开展弯曲荷载作用下钢纤维混凝土的酸雨干湿循环试验,研究钢纤维掺量以及应力状态、应力水平对钢纤维混凝土酸雨侵蚀作用下中性化深度的影响规律。结果显示:弯曲拉应力加速了混凝土的中性化速度,一定水平下的弯曲压应力对于混凝土的中性化起到了抑制作用。钢纤维混凝土在承受弯曲荷载作用下的中性化弯曲应力影响系数与应力水平之间的关系符合二次多项式。钢纤维能够降低弯曲拉应力对基体混凝土酸雨侵蚀速度的影响,在本实验所选用的几种掺量中,当钢纤维掺量为1.5%时,这种降低效果最明显。但是钢纤维对弯曲压应力引起的混凝土酸雨侵蚀中性化深度变化无显著影响。     

脂肪酸相变材料导热系数测试及相变传热过程的数值模拟

相变材料在相变过程中由于材料本身状态的变化,其相变传热过程属于具有移动边界的非线性过程,针对相变材料相变传热过程中非线性传热特征,对月桂酸-癸酸混合脂肪酸相变材料的热性能进行了研究,利用差示扫描量热法(Differential Scanning Cal-orimetry)对相变材料的相变潜热和相变温度进行了测试,利用DRE-2C导热系数测定仪测试了不同摩尔比例脂肪酸相变材料以及相变材料在不同测试温度下的导热系数,通过将无机多孔材料硅藻土和脂肪酸相变材料混合制备了一种无机复合相变材料,并对其导热系数和蓄放热性能进行了测试,利用有限元法对相变材料的相变过程进行了数值模拟。研究表明,脂肪酸相变材料的导热系数和其相变温度呈反比关系,相变材料的相变温度越高,其导热系数越低。对于同一相变材料来说,相变材料的导热系数随着材料温度的升高而升高,硅藻土的掺入明显增加了相变材料的导热系数,复合相变材料蓄放热速率加快,改善了相变材料的传热性能。有限元模拟分析法可以较好地描述相变材料的传热过程,相变材料的导热性能需要强化以提高其蓄放热的速率和频率。     

钢纤维混凝土电磁屏蔽性能实验研究

实验研究了纤维体积掺量相同情况下，4种不同纤维长度的钢纤维混凝土电磁屏蔽性能，并对其屏蔽规律进行了分析、比较。探讨了纤维长度对钢纤维混凝土电磁屏蔽性能的影响机理。当纤维体积掺量为2A％，纤维长度为18或12mm时，钢纤维混凝土电磁屏蔽效能在0-3～1000MHz频带内达到20dB以上。其中掺入长度为18mm钢纤维时，在0．3MHz最高达到65dB，掺入长度为6mm钢纤维时，在1．0GHz最高达到41dB。     

An Oscillating Boundary Temperature Method for the Determination of Transient Thermal Conductivity and Internal Heat Generation with a Comparison to a Transient Hot-Wire Method

An oscillating boundary temperature (OBT) method is proposed to simultaneously determine transient thermal properties including thermal conductivity, thermal diffusivity, internal heat generation, and volumetric heat capacity for exothermic solids and semi-solids over a narrow, controlled temperature range by using internal temperature measurements of the thermal wave. A comparison of this method and a transient hot-wire (THW) method is conducted in the presence of heat generation using physical properties which change over time. The advantages and disadvantages of both methods are discussed. The OBT method is potentially useful for the analysis of exothermic solid or semi-solid materials such as hydrating (freshly mixed) cement and concrete, polymers and composites undergoing polymerization reactions, and biological tissues.     

SiC换热器材料热物理性质的研究

本文采用ＴＬＰ－１８型激光热常数仪和岛津ＴＭＡ－３０热分析仪研究了温度对等静压ＳｉＣ换热器材料的导热系数和热膨胀系数的影响，并对影响ＳｉＣ抗热震性能的各因素进行了分析。     

钢纤维超高强混凝土动态力学性能

采用分离式霍普金森压杆装置对不同纤维体积率的钢纤维超高强混凝土进行不同应变率的冲击压缩试验,结果表明钢纤维超高强混凝土是应变率敏感材料,并测出其应变率敏感阀值,当应变率超过阀值后,钢纤维超高强混凝土的强度、韧度与弹性模量都随纤维体积率的增加而显著提高,在高应变率下,超高强混凝土基体成粉碎性破坏,而钢纤维超高强混凝土呈现出“裂而不散”的破坏形态。     

MPCMs/环氧树脂复合材料导热调温性能

目的 制备MPCMs/环氧树脂复合材料,研究石蜡相变微胶囊(MPCMs)对环氧树脂导热调温性能的影响.方法 采用共混法制备MPCMs/环氧树脂复合材料,对共混改性的复合材料进行导热、储热、调温及热稳定性能表征.结果 MPCMs/环氧树脂复合材料导热系数增大,为原来的4.91倍以上,相变潜热特性与MPCMs的质量分数成正比,有自我调节温度能力.结论 MPCMs/环氧树脂复合材料提高了环氧树脂的导热性能,保留了MPCMs的相变储热调温性能,热稳定性良好.     

Nonlinear Effect of Moisture Content on Effective Thermal Conductivity of Building Materials with Different Pore Size Distributions

Understanding the quantitative relationship between the effective thermal conductivity and the moisture content of a material is required to accurately calculate the envelope heat and mass transfer and, subsequently, the building energy consumption. We experimentally analyzed the pore size distributions and porosities of common building materials and the influence of the moisture content on the effective thermal conductivity of building materials. We determined the quantitative relationship between the effective thermal conductivity and moisture content of building materials. The results showed that a larger porosity led to a more significant effect of the moisture content on the effective thermal conductivity. When the volumetric moisture content reached 10 %, the thermal conductivities of foam concrete and aerated concrete increased by approximately 200 % and 100 %, respectively. The effective thermal conductivity increased rapidly in the low moisture content range and increased slowly in the high moisture content range. The effective thermal conductivity is related to the moisture content of the materials through an approximate power function. As the moisture content in the walls of a new building stabilizes, the effective thermal conductivity of normal concrete varies only slightly, whereas that of aerated concrete varies more significantly. The effective thermal conductivity of the material is proportional to the relative humidity of the environment. This trend is most noticeable when the wall material is aerated concrete.     

一种新型复合相变材料导热性能的实验研究

针对相变材料在实际应用过程中交替存在升温液化和降温固化的复杂传热过程,采用JW-Ⅲ建筑材料热流计式导热仪,分别对升温和降温过程中处于固态、混合态、液态的新型复合相变材料导热性能进行了测试和分析。研究结果表明,复合相变材料在加热和冷却过程中的导热系数随温度的变化存在明显的规律性差异,导热系数在混合态时差值达到20%;升温过程中,复合相变材料在混合态和液态时的导热系数值相差不大,但与固态时相比有明显减小;降温过程中,在液-固相变的过程中导热系数随温度减小而增大,有利于加速相变材料的固化。     

透水沥青混合料的热物特性与热阻功能

为研究透水沥青混合料的热物性,基于热力学理论计算比较了透水沥青混合料和密级配沥青混合料的热导率、比热容、热扩散率等指标,并对透水沥青混合料的热物性指标与空隙率、含水率的关系展开分析;通过设计室内光照试验,测得相同的传热条件下两种材料表面和底部的温度变化。理论计算结果表明同密级配沥青混合料相比,透水沥青混合料的热导率降低约20%,热扩散率降低约10%;室内温度测试结果显示,透水沥青混合料试件表面较密级配沥青混合料试件温度低2～2.5℃,底部温度低3～3.5℃,说明透水沥青混合料具有热阻功能,对气温荷载变化的抵抗能力较强,验证了理论计算结果。     

Experimental investigation of the effect of moisture on thermal conductivity and specific heat of porous ceramic materials

Thermal conductivity and specific heat of porous ceramic materials display a unique behaviour when moisture is present in their structure. When compared with the corresponding dried materials, these properties are drastically altered, and the magnitude of these changes depends on the moisture content. In this work it was experimentally investigated the effect of adsorbed water on the thermal conductivity and specific heat of the most commonly structural material: castables and concrete of Portland cement. The experimental technique employed was the hot wire parallel technique, and measurements were carried out from room temperature up to 300°C during the heating and cooling cycle. The thermal conductivity and the specific heat were simultaneously determined from the same experimental thermal transient. Experimental results show a drastic influence of the adsorbed water on the thermal conductivity and specific heat of green castables. It was also observed that the addition of glassy phase on sample composition decreases the thermal conductivity and promotes the inversion of the slope of the curve thermal conductivity versus temperature for the dried material.