复掺碳纳米管/碳纤维水泥基材料电化学阻抗谱研究

研究了龄期和碳纳米管掺量对复掺碳纳米管/碳纤维水泥基材料电化学阻抗谱的影响,结合碳纳米管/碳纤维复掺水泥基材料等效电路图,分析了碳纳米管/碳纤维复掺水泥基材料导电性能的影响因素。结果表明,随着碳纳米管掺量的增加,碳纳米管改性水泥基材料阻抗值降低;随着龄期的增长,碳纳米管改性水泥基材料阻抗值逐渐增加;随着碳纳米管掺量增加,碳纤维/碳纳米管复掺水泥基材料孔溶液的电阻Rs几乎不变,0.2%碳纤维/0.5%碳纳米管水泥基材料的电荷传递电阻R_(ct)值相比于0.2%碳纤维水泥基材料的Rct值减小了91.1%,基体电阻R_c值减小了95%,说明碳纳米管能大大改善水泥基材料导电性能。     

CFRP中等约束钢筋混凝土方柱单轴受压应力-应变模型

为考察纵筋、箍筋、碳纤维（CFRP）包裹层数、尺寸效应及预设损伤对CFRP约束钢筋混凝土方柱单轴受压应力-应变关系的影响,对边长305mm、高915mm及边长204mm、高612mm共22个CFRP约束钢筋混凝土方柱模型试件进行了单轴受压试验。结果表明：纵筋对应力-应变曲线上的峰值点应力有一定影响,而箍筋对应力-应变曲线形状和应力-应变曲线上的极限点应变均有很大影响,其对应力-应变模型的影响不可忽略;CFRP约束后明显改善了方柱延性,但对峰值点应力提高幅度不大,试验曲线大多存在软化段,为中等约束情况;尺寸效应对CFRP的约束作用有明显影响,已有基于约束比的强弱约束划分对本文试验结果不再适用;预设损伤对应力-应变曲线影响不大,损伤水平较大时峰值点应力和极限点应变稍有降低。提出了可考虑箍筋、CFRP及尺寸效应影响的修正约束比,建议了CFRP约束钢筋混凝土方柱强、中等及弱约束的界定标准,在此基础上建立了CFRP中等约束钢筋混凝土方柱的单轴受压应力-应变模型,模型预测结果与试验结果吻合较好。     

碳纤维混凝土导电压敏性的研究

碳纤维水泥基材料具有应力、应变自感知功能,所以可以利用碳纤维混凝土的这种性能制备碳纤维混凝土压敏传感器。本文主要研究用于融雪化冰的碳纤维混凝土的制作工艺;碳纤维混凝土最佳配合比;探讨碳纤维混凝土电阻随碳纤维掺量的变化规律以及混凝土的压敏性。研究结果表明：碳纤维混凝土的电阻随龄期增长而下降,21d后趋于稳定;碳纤维混凝土电阻随碳纤维掺量增加而下降,当碳纤维掺量达0．7％时碳纤维混凝土的电阻迅速下降,此后碳纤维混凝土的电阻随碳纤维掺量增加无显著降低;通过碳纤维混凝土压敏性研究可以测知碳纤维混凝土随压应力增加其内部裂纹的闭合及新裂纹的产生。     

FRP筋钢纤维混凝土梁延性性能研究

以钢纤维体积率(0、0.5%、1.0%、1.0%/0)以及玻璃纤维增强复合材料筋(GFRP筋)和碳纤维增强复合材料筋(CFRP筋)两种筋材为试验变量,进行了6根纤维增强复合材料筋(FRP筋)混凝土构件的受弯性能试验,用以评价钢纤维体积率对FRP混凝土构件的延性提升效果。试验结果表明,随着钢纤维掺量的添加,FRP筋混凝土梁的延性指标提升了16%～48%,极限承载力提高了5%～13%,说明钢纤维的掺加对FRP筋混凝土梁的延性指标和承载力有积极作用。     

铁尾矿和水泥改性生土材料抗压试验研究

采用铁尾矿及水泥对生土材料进行改性,通过单形格子法设计10组配方,并以生土试件作为对照组,研究了各组试件的破坏形态、抗压强度、变形及应力-应变曲线,分析了试件破坏的原因,以及改性材料掺量对强度、离散性及应力-应变曲线的影响。结果表明:各组试件的应力-应变曲线变化规律基本相似,同时曲线的斜率、离散性又显示出差异性。增加铁尾矿和水泥掺量均能提高生土材料的抗压强度,同时材料的离散性也会随之增大。通过频数分析法得到:铁尾矿掺量为12.1%~19.5%、水泥掺量为13.9%~19.1%、生土掺量为65.5%~69.9%时,铁尾矿和水泥改性生土材料的抗压强度有95%保证率处于6~9 MPa之间。     

冻融循环下CFRP锚杆粘结性能试验

通过冻融循环、拉伸试验研究了冻融作用对碳纤维CFRP锚杆强度、弹性模量、延伸率等基本力学性能及粘结性能的影响,并利用粘结应力—滑移线性回归方法预测冻融循环后CFRP锚杆不同筋材直径、不同锚固长度下滑移值.试验及分析结果证明:CFRP锚杆在冻融循环作用下强度变化、弹性模量、延伸率等变化不大;粘结剂环氧砂浆抗压强度提高13.68％,弹性模量降低约13.8％;冻融循环作用后CFRP锚杆粘结滑移增大,粘结性能降低.     

结构工程用碳纤维复材筋力学性能影响因素试验研究

根据规范GB/T 26743—2011的规定,对不同直径的碳纤维复材筋(CFRP筋)进行了基本力学性能试验,主要测定碳纤维复材筋的抗拉强度、弹性模量和延伸率等力学性能指标。详细介绍了碳纤维复材筋的试验过程、试验方法以及破坏形态。通过对试验结果进行分析表明:碳纤维复材筋为分散式纤维断裂破坏,应力-应变曲线为直线;生产拉挤速率和纤维体积含量对力学性能的影响规律先上升后下降,存在较优范围;螺纹成型工艺压挤成型效果要好于缠绕工艺二次成型;环氧胶膜粘砂、环氧树脂粘砂、打磨处理对锚固效果的影响依次递减。     

分散剂对碳纤维水泥砂浆力学性能及压敏性的影响研究

研究了分散剂的种类(HPMC、MC、HEC)和掺量(0、0.2%、0.4%)对碳纤维水泥砂浆(CFRM)力学性能和压敏性的影响。结果表明:当分散剂掺量为0.2%时,掺HPMC和MC的CFRM试件抗压、抗折强度均高于基准组,其中,HPMC对力学性能的提升效果最好;各组试件的电阻变化率均随着应力的增大而减小,其中,HPMC掺量为0.2%的试件灵敏度最高。综合考虑,采用0.2%的HPMC时,CFRM的力学性能和压敏性达到最佳。     

碳纤维复合材料筋-环氧树脂胶界面传力机理研究

碳纤维增强复合材料(CFRP)筋常以环氧树脂胶为传力介质应用于建筑工程中。通过分析CFRP筋-环氧树脂胶界面黏结应力的组成及其影响因素,采用拔出试验对两种直径的压纹CFRP筋与环氧树脂胶界面最大黏结应力τmax及临界黏结长度lcr(小于该长度时测得平均黏结应力可认为等于τmax)以及界面压应力对黏结性能的影响,界面的破坏模式,拔出力-滑移量关系曲线进行研究,并提出了压纹类CFRP筋-环氧树脂胶界面τmax的理论预测模型。结果表明:压纹CFRP筋-环氧树脂胶界面lcr值远小于CFRP筋-混凝土界面;CFRP筋直径的大小对界面的破坏模式和拔出力-滑移量的力学关系有较大影响;界面压应力大小对界面τmax值影响较大。     

预应力碳纤维增强材料筋混凝土梁的应力损失研究

为了计算纤维塑料筋（FRP筋）的预应力损失大小,通过试验与计算相结合的方法对预应力碳纤维增强材料CFRP筋混凝土梁的应力损失进行研究。通过对6根预应力CFRP筋混凝土梁应力损失的测量,结合相关计算,得出以下结论：CFRP筋预应力损失的量值与钢绞线预应力损失的量值基本类似,采用分项计算的办法来计算CFRP筋的预应力损失,...     

Strengthen and real-time monitoring of RC beam using “intelligent” CFRP with embedded FBG sensors

The reinforced concrete (RC) structures strengthened with carbon fiber reinforced polymers (CFRP) have been widely used since they have the prominent characteristics that the structures strengthened with traditional methods cannot compare with. FBG sensors have excellent performances of high sensitivity, interference resistance, corrosion resistance, micro-volume, lightweight and variable form, one-line multi-point monitoring, long distance monitoring etc. Due to the compatibility with CFRP sheets, they can be embedded into the CFRP-strengthened RC beams. In the paper the strain change of CFRP is calculated through monitoring the wavelength change of FBG sensors during load-bearing process of the tested RC beams. Then the theoretically calculated strain of tensile steel and compressive concrete is obtained according to the plane cross-sectional geometric relationship function. It is found that the theoretically calculated strains agree well with the experimental value monitored by FBG sensors. The wavelength signal of FBG sensors embedded in CFRP has a uniform linear relationship with the strain measured by strain gauge. The real-time theoretically calculated load agrees well with the applied load.     

CFRP筋受压性能及人工海水环境对其影响的试验研究

高性能CFRP筋作为非金属的纤维增强聚合物筋,因具有高强、轻质、耐腐蚀等特点,被认为是替代普通钢筋和预应力钢筋用在腐蚀环境和特殊环境的最佳选择之一。通过运用一种改进的新的CFRP筋材料受压性能的测试方法分别对国产CFRP筋与进口CFRP筋材料受压性能进行了测试,研究海水腐蚀环境对其材料性能的影响。研究结果表明:CFRP筋具有较高的抗压强度和较大的极限压应变,其材料受压时应力应变关系曲线近似为线性关系;人工海水腐蚀对材料受拉性能的影响很小,但对材料受压性能的影响相对较大。     

碳纤维约束与箍筋约束混凝土轴压性能对比

针对箍筋约束与碳纤维约束混凝土轴心受压力学性能,基于大量的轴心受压试验数据,分析了约束混凝土轴心受压力学性能的主要影响因素,分别建立了箍筋约束与碳纤维约束混凝土轴心受压时的峰值应力、峰值应变和极限应变的计算公式;对比分析结果表明,箍筋约束混凝土优势在于低特征值段,碳纤维约束混凝土的性能在高特征值时将超过箍筋约束混凝土。     

预应力碳纤维布材加固混凝土梁受弯性能非线性分析

根据平截面变形假定,考虑材料的非线性性质,用分级加应变的方法计算预应力碳纤维布加固的混凝土梁的荷载-挠度关系,得到的5根预应力碳纤维加固混凝土梁和4根非预应力加固混凝土梁的荷载-挠度曲线与试验结果吻合较好。并在此力学模型的基础上对预应力碳纤维布加固的受弯构件的二次受力性能进行了非线性分析,研究了碳纤维初始应变、截面高度、预应力大小对被加固梁受弯性能的影响。分析结果表明：预应力可有效发挥碳纤维高强性能,二次受力条件下预应力碳纤维布材的加固效果远好于非预应力碳纤维布材加固,可有效解决构件二次受力应力应变滞后问题。     

CFRP筋锚固体系研究与应用现状

为促进碳纤维增强复合材料(CFRP)这一具有密度小、抗拉强度高、抗疲劳、耐腐蚀等特性材料的研究工作与在土木工程结构中的实际应用,主要介绍了各国有关CFRP筋及其锚具研究和应用的最新进展,分别对粘结型、夹片型、复合型3类现有的主要类型锚具的锚固机理、代表性试验研究和数值分析等方面做了整理和归纳,并提出了锚具开发和应用的一些关键问题和建议。     

复合加固矩形木柱受压应力应变模型

为了研究钢筋加固量、碳纤维布包裹方式等对内嵌钢筋外包碳纤维布复合加固矩形木柱受压应力应变关系的影响,基于27根方木柱和9根矩形木柱的轴心受压试验结果,提出了碳纤维布约束矩形木柱的强度计算方法,推导了复合加固矩形木柱的承载力计算公式,并在此基础上提出了复合加固矩形木柱受压三折线应力应变本构关系模型.基于这种模型计算得到的木柱受压应力应变曲线与试验值吻合较好,从而验证了内嵌钢筋外包碳纤维布复合加固矩形木柱受压三折线应力应变模型的适用性.     

碳纤维复合材料筋的研制与性能研究

综述了碳纤维复合材料筋在国内外土木工程中的应用现状,研究了树脂基碳纤维拉挤复合材料筋的结构及性能,表明由于碳纤维筋中碳纤维突出的单向力学性能和树脂基材优良的耐腐蚀性能,将成为土木工程领域的新材料。随着碳纤维树脂基复合材料向基础设施领域应用的进展和碳纤维拉挤复合材料筋材的国产化研制和生产,该材料将广泛应用于混凝土结构领域。     

玄武岩纤维筋的力学特性与破坏模式试验研究

玄武岩纤维筋预应力锚索的主体受力构件为BFRP筋,对BFRP筋的力学性质和破坏模式进行研究,可为BFRP筋预应力锚索在不同岩土工程对象中的应用提供参考和技术指导。研究表明：BFRP筋是一种典型的线弹性材料,极限荷载张拉破坏前筋材只存在线性应变,张拉过程中由于纵向拉伸下筋材环氧树脂基体传递剪力滞后使得BFRP筋具有自断口向两端发展的“灯笼状”破坏模式,极限荷载作用下BFRP筋聚集的弹性能瞬间释放,筋材发生脆性破坏,破坏前无明显征兆;相比于表面未粘砂的BFRP筋,表面粘砂的BFRP筋由于砂粒占据了筋材表面一定空间,导致其环氧树脂基体对玄武岩纤维的包裹程度降低,造成表面粘砂的BFRP筋强度稍低于表面未粘砂的BFRP筋。总的来看,尽管BFRP筋的抗拉强度较高,但其变形能力和抗剪切能力较弱,破坏前不存在屈服变形,单一手段的BFRP筋预应力锚索在动载或大变形能力的岩土锚固工程中适用性较差。