FRP加固混凝土研究现状与展望

纤维增强复合材料(FRP)是一种高性能新型结构材料,近年来在混凝土结构加固修复领域中得到了广泛的应用。综述了国内外学者对FRP加固混凝土的研究现状,介绍了FRP材料的分类以及FRP片材的优点,总结了基于断裂力学的6种FRP与混凝土界面黏结滑移模型,在此基础上,归纳总结了FRP加固混凝土中存在的不足,并对未来FRP加固混凝土研究方向进行了展望。     

混凝土耐久性研究现状和研究方向

阐述了混凝土耐久性研究的背景、意义和动态，从材料、构件和结构三个层次总结归纳了国内外混凝土耐久性研究的成果，并提出了今后的研究方向     

聚丙烯纤维增强水泥基材料性能技术应用及研究的现状

水泥基材料抗拉强度低、韧性差是其易于开裂、导致结构耐久性低劣的主要原因之一。聚丙烯纤维以其极好的化学稳定性和优良的技术经济性能,在水泥基复合材料中得到日益广泛的应用。本文阐述了聚丙烯纤维增强水泥基材料的特点和主要性能,并对国内外的研究与应用现状进行了综述。     

纤维织物增强混凝土的应用现状研究

与普通混凝土材料相比,由耐碱纤维和高性能细骨料混凝土联结而成的复合纤维材料具有许多优势。为了更好地推进织物增强混凝土在建筑结构工程领域中应用发展,对织物增强混凝土的材料特性展开研究,其薄壁、轻质、耐久性好,同时具有良好的弯拉性能。对国内外TRC水泥基复合材料的研究现状进行了总结,简单地介绍了织物增强混凝土的力学性能、纤维织物网与细骨料混凝土之间的界面粘结性能,对织物增强混凝土用于普通混凝土结构加固修复进行了应用前景的分析。最后,提出了该研究领域应用中有待进一步解决的问题和建议。     

FRP增强加固技术在土木工程中的研究进展

纤维增强复合材料(FRP)作为加固材料在土木工程领域中已经得到了广泛的应用。通过对FRP加固各类结构的国内外研究现状进行综述,对比不同种类的FRP加固构件的特点及效果,分析加固后构件的受力机理。探讨现有FRP加固方法的优点与不足,提出FRP加固技术研究的一些看法。     

FRP筋增强混凝土结构耐久性能研究进展

一般认为在恶劣服役环境下,可利用纤维增强复合材料（FRP）筋替代普通钢筋,从而有效提升混凝土结构的耐久性能。但研究表明,FRP筋并非完全免疫于服役环境,其在腐蚀性环境下的耐久性能一直是困扰FRP筋在土木工程中应用的关键问题之一。文章从三个方面系统梳理了国内外关于FRP筋增强混凝土结构耐久性的研究进展：①在试验研究方面,从FRP筋自身、FRP筋与混凝土黏结以及FRP筋增强混凝土构件三个层次,对近几十年来国内外有关FRP筋增强混凝土结构耐久性能试验研究的进展进行系统的梳理;②在长期性能预测方法方面,对现有的各类FRP筋长期性能预测模型和理论进行梳理;③在设计方法方面,总结目前各国有关FRP筋增强混凝土结构耐久性的设计方法,比较了规范间的差异。文章梳理工作对提升我国FRP筋增强混凝土结构设计水平和推广FRP筋的工程应用,具有重要的参考意义。     

纤维增强复合材料(FRP)的耐久性

纤维增强复合材料是一类高性能连续纤维增强树脂基的新型建筑材料,在国际上目前已经形成研究开发和应用FRP材料及其制品的领域,尤其在工程建设领域,FRP材料已经在结构加固、建筑构配件、新型结构体系设计等方面得到广泛的应用。但是,在自然环境作用下,FRP材料及其制品的性能、状态将发生改变,对结构的安全性和耐久性产生不利的影响。为了对这个问题有深入的掌握,从2000年开始,国家工业建筑诊断与改造工程技术中心(以下简称"国家工程中心")对多种FRP材料及其加固材料进行了多工况的试验测试研究,结合具体工程建设要求以及现有的试验条件,提出了一些FRP材料腐蚀与老化的评价方法,形成了一部分FRP产品与试验检测方法标准等。希望为建筑工程用FRP材料及其制品的耐久性研究提供帮助,为FRP材料及其制品在建设工程领域的应用奠定一个基础。     

织物增强混凝土的研究与应用进展

为了进一步推动织物增强混凝土（TRC）这一具有轻质、高强、良好耐久性及良好增强和控裂等特性材料的研究工作及其在土木结构工程中的实际应用,首先介绍了国内外有关TRC水泥基材料的研究进展和应用领域,逐一阐述了精细混凝土及织物类型、TRC的多尺度界面性能、制备工艺,对TRC代表性试验研究和理论研究方面做了详细分类和归纳,并展望了TRC的发展趋势和应用前景。最后提出了TRC研发和相关应用的一些关键性问题和建议:TRC的相关试验研究应转向大跨空间结构和理论及数值模拟方面,建立相关极端荷载条件下TRC的力学本构模型,从理论上分析纤维织物与混凝土基体间的增韧、增强机理,进而为进一步改善和提高TRC性能提供重要参考,实现新型TRC材料的产业化生产及应用。     

钢筋混凝土锈蚀损伤研究综述

钢筋锈蚀是钢筋混凝土结构耐久性降低的主要因素之一。简要说明研究钢筋混凝土锈蚀损伤的重要意义,阐述了钢筋混凝土锈蚀件损伤的研究状况。主要从混凝土中锈蚀钢筋的力学性能、钢筋锈蚀引起的混凝土损伤、锈蚀钢筋与混凝土间粘结性能和锈蚀钢筋混凝土受弯构件、受压构件的受力性能、锈蚀钢筋混凝土构件抗震性能等方面总结归纳了国内外的研究现状与成果,并分析了今后的研究方向。     

关于混凝土耐久性的研究

从混凝土材料自身因素、制作工艺、外界环境等方面分析了影响其耐久性的主要因素,并通过实验研究了不同环境下的混凝土耐久性,提出了掺入有机硅防水剂、高效活性矿物材料、使用纤维增强复合材料等提高混凝土耐久性的预防措施。     

A review of the present and future utilisation of FRP composites in the civil infrastructure with reference to their important in-service properties

The paper discusses the development of the advanced polymer composite material applications in the building and civil/structural infrastructure over the past three to four decades. It endeavours to identify and prioritise the important in-service research areas which are necessary to improve the understanding of the behaviour of FRP materials and FRP structural components. The paper demonstrates the types of structures which have been developed from the FRP composite material and the most advantageous way to employ composites in civil engineering. The material has extraordinary mechanical and important in-service properties which when combined with other materials are utilised to improve the stiffness/strength, durability, the whole-life cost benefit and the environmental impact. The paper concludes by summarising key successes of the advanced polymer composite in the civil infrastructure and suggests areas in which, if they are employed innovatively, FRP composites could be used with great advantage.     

Use of FRP composites in civil structural applications

Fiber reinforced polymer (FRP) composites or advanced composite materials are very attractive for use in civil engineering applications due to their high strength-to-weight and stiffness-to-weight ratios, corrosion resistance, light weight and potentially high durability. Their application is of most importance in the renewal of constructed facilities infrastructure such as buildings, bridges, pipelines, etc. Recently, their use has increased in the rehabilitation of concrete structures, mainly due to their tailorable performance characteristics, ease of application and low life cycle costs. These characteristics and the success of structural rehabilitation measures have led to the development of new lightweight structural concepts utilizing all FRP systems or new FRP/concrete composite systems. This paper presents an overview of the research and development of applications of advanced composites to civil infrastructure renewal at the University of California, San Diego (UCSD).     

广义组合结构及其发展展望

本文对组合结构的发展历史和当前的研究及应用现状进行了综述。根据钢-混凝土组合结构的发展趋势和新材料的不断出现和应用,本文提出了广义组合结构的概念。广义组合结构不仅包括钢和混凝土的组合,而且包括更多新材料的组合,是对传统钢-混凝土组合结构的发展。广义组合结构将不同的材料或构件组合在一起共同工作,在设计时将各组成材料和构件的结构性能进行整体考虑,以最有效地发挥各种材料和构件的优势。此外,还对新型组合构件的研发、组合结构体系的创新、组合加固技术的发展以及组合结构在其他领域内的研究和应用进行了展望。     

Mechanics of the interface for carbon nanotube–polymer composites

Carbon nanotubes possess exceptionally superior mechanical properties like high elastic modulus and tensile strength. Hence, they are envisaged to be the ideal reinforcements for polymer composites, especially for enhancement of mechanical properties. However, the superiority of the mechanical properties of nanotubes alone does not ensure mechanically superior composites because the composite properties are strongly influenced by the mechanics that govern the nanotube–polymer interface. The structural strength characteristics of composite materials greatly depend on the mechanical load transfer from the matrix (polymer interface) to the nanotube and the strength of the interface. Hence, the knowledge and understanding of the nature and mechanics of load transfer between nanotube and polymer is critical for manufacturing of enhanced carbon nanotube-polymer composites and will enable in tailoring of the interface for specific applications or superior mechanical properties. In this paper, a review of the state of the art in mechanics of carbon nanotube-polymer composites will be discussed along with some directions for future research in this field.     

水泥基材料3D打印技术研究进展

3D打印技术是一种增材制造、快速成型技术,应用于建筑结构具有建造速度快、建造成本低、无模化施工和建筑垃圾少等优势。本文针对建筑结构的3D打印建造,介绍了三种适用的打印工艺,讨论了3D打印水泥基材料工作性能、力学性能与耐久性能的研究现状,对3D打印配筋增强构件的研究进展做了总结分析,对目前3D打印在建筑领域应用面临的问题进行了梳理,并指出未来的研究方向。     

新材料组合结构

新型结构材料的开发及应用是土木工程技术发展的一个主要驱动力。新型结构材料往往部分性能非常突 出,而其他性能却相对较弱。因此,在土木工程中应用某种新型结构材料时,往往需要将其与其他传统或新型 结构材料进行优化组合,以期获得高性能的结构。与传统钢-混凝土组合结构相比,基于新材料应用的组合结构 （即新材料组合结构）的材料选择更加多样化,结构性能更加突出,为结构工程提供了巨大的创新和发展空间 。文中介绍了作者课题组提出的5种新材料组合构件形式,并回顾部分相关研究工作,希望能为新材料组合结构 的发展起到抛砖引玉的作用。     

玻璃结构研究进展与工程实践

直接承受荷载的结构玻璃成为建筑玻璃应用的新趋势。玻璃结构在材料、构件、结构等层面与传统建筑结构相比有其特殊性，存在较多技术难题有待研究解决。文中综述了玻璃结构构件和连接的力学性能、耐久性能、抗灾性能等国内外重要研究进展，简介了国内外若干具有代表性的玻璃结构工程应用，探讨了玻璃结构研究工作目前存在的关键问题和未来研究工作需重点关注的方向，主要集中在玻璃结构的安全冗余设计方法、玻璃结构性能受环境和荷载耦合作用的耐久性、玻璃结构承载力及延性提升技术、玻璃结构的防震减灾相关机理及设计方法等方面。     

泡沫钢的应用、制作及属性

对泡沫钢的结构应用、制作、属性及模拟方法进行说明。泡沫钢内部含有许多微小空隙,故提出紧密度,作为泡沫钢的设计变量。改变紧密度,泡沫钢结构的工程特性可能发生重大变化:质量与刚度之比显著提高,有效能耗和热电阻也发生较大变化。在土木工程领域中,泡沫钢的实际应用尚未见报道。因此,在类似结构研究比较充分的前提下,着重研究现有泡沫钢的理论或泡沫铝的实际应用。泡沫钢的应用取决于制作方法,特别是成本费用及泡沫钢的性能。总结了已公开的泡沫钢生产方法、结构属性(模态、屈服应力等)或非结构属性(导热性、隔音性)。总结了泡沫钢属性的现有测量模型,突出了材料紧密度的重要作用。现有研究证明了泡沫钢在结构工程应用中的有效性,并指出进一步的研究方向。     

Steel foam for structures: A review of applications,manufacturing and material properties

The objective of this paper is to provide a state-of-the-art review for the structural application, manufacturing, material properties, and modeling of a new material: steel foam. Foamed steel includes air voids in the material microstructure and as a result introduces density as a new design variable in steel material selection. By controlling density the engineering properties of steel components may be altered significantly: improvement in the weight-to-stiffness ratio is particularly pronounced, as is the available energy dissipation and thermal resistivity. Full-scale applications of steel foams in civil structures have not yet been demonstrated. Therefore, existing applications demonstrating either proof-of-concept for steel foam, or full-scale use of aluminum foams in situations with clear civil/structural analogs are highlighted. Adoption of steel foam relies on the manufacturing method, particularly its cost, and the resulting properties of the steel foam. Therefore, published methods for producing steel foam are summarized, along with measurements of steel foam structural (modulus, yield stress, etc.) and non-structural (thermal conductivity, acoustic absorption, etc.) properties. Finally, existing models for predicting foamed steel material properties are summarized to highlight the central role of material density. Taken in total the existing research demonstrates the viability of steel foams for use in civil/structural applications, while also pointing to areas where further research work is required.