冻融环境下BFRB片材力学性能试验研究

加固材料的耐久性对于加固混凝土结构的长期效果至关重要。本文采用玄武岩纤维布和环氧树脂做成的BFRB条状试样,采用快速试验的方法,研究冻融环境下,玄武岩纤维片材抗拉强度、弹性模量、伸长率等主要的力学性能指标随冻融循环次数的变化,为BFRP材料在工程中应用提供数据支持。     

海洋环境下碳纤维增强复合材料片材的耐久性

模拟研究了海洋环境(盐水浸渍、盐溶液干湿循环、冻融循环单独或耦合作用)下碳纤维增强复合材料(CFRP)片材的耐久性.结果表明:在海洋环境中快速老化后,CFRP片材的应力-应变关系仍呈典型的线性关系;CFRP片材抗拉强度下降幅度最大,延伸率次之,弹性模量最小;多因素耦合作用对CFRP片材抗拉强度和弹性模量的影响远远大于单一因素作用.     

玄武岩纤维片材在盐雾侵蚀条件下的耐久性试验研究

FRP作为一种复合材料,浸渍树脂是其重要的组成部分,因此,纤维布和树脂的耐久性对FRP材料的抗老化性能有直接的影响。通过将2组树脂试件和玄武岩纤维试件分别置于自然条件和盐雾侵蚀条件下经过60d的老化后进行的试验发现:树脂的极限抗拉强度降低,伸长率下降;玄武岩纤维片材的强度没有改变,弹性模量没有变化,伸长率也没有受到影响。     

玄武岩复材管道轴向拉伸力学性能研究

采用缠绕工艺制作了公称直径为300,500,1 000 mm的玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)管道,沿BFRP管道的轴向进行取样并制备成拉伸试件,对试件进行静力拉伸试验,考察BFRP管道轴向抗拉强度、弹性模量和断裂延伸率,分析BFRP管道轴向抗拉强度、弹性模量和断裂延伸率的概率分布类型。结果表明:3种公称直径的BFRP管道轴向抗拉强度、弹性模量和断裂延伸率基本相当,对应的变异系数随公称直径的增加呈增大趋势;其轴向抗拉强度、弹性模量和断裂延伸率均服从正态分布和Weibull分布,但正态分布的拟合优度均更高。建议BFRP管道轴向抗拉强度、弹性模量和断裂延伸率的概率分布类型均采用正态分布。     

浸胶短切BFRC抗冻融性能试验

针对浸胶短切玄武岩纤维对增强混凝土(BFRC)耐久性的作用,通过试验测试其相对动弹性模量和质量损失的方法,研究冻融循环对材料性能的不利影响,并进行回归分析。试验结果表明:掺入浸胶短切玄武岩纤维以后,改变了原有基材的力学性能。与普通混凝土相比BFRC经过冻融循环后其相对动弹性模量下降缓慢,而且其质量损失明显减缓,这与混凝土的内部结构改变直接相关。对于掺入固定体积率的浸胶短切BFRC的冻融循环次数与相对动弹性模量下降百分比、冻融循环次数与质量损失百分比之间的关系均可以用二次多项式回归公式进行预测,且拟合度很高。     

冻融和盐溶液作用下连续玄武岩纤维约束混凝土圆柱割线泊松比的研究

通过对冻融循环和盐水-冻融循环复合两种环境下连续玄武岩纤维约束混凝土圆柱的轴向抗压试验,研究环境对连续玄武岩纤维约束混凝土圆柱的割线泊松比-纵向应力曲线以及割线泊松比的影响。结果表明：在恶劣环境下连续玄武岩纤维约束混凝土圆柱的割线泊松比-纵向应力曲线受环境因素影响而发生规律性变化,在极限割线泊松比环境影响因素分析的基础...     

紫外线照射条件下玄武岩纤维布耐久性能研究

为了研究玄武岩纤维片材在紫外线照射下的耐久性能,对两种不同树脂浸渍的玄武岩纤维布共计70个试件在有、无防护的紫外线照射条件下进行老化试验。经过6464h的初步检测结果表明:无防护条件下,BFRP1拉伸强度下降了11.03%,伸长率下降了14.75%,弹性模量下降了5.23%;而BFRP2拉伸强度下降了2.02%,伸长率下降了13.73%,弹性模量提高了0.34%;有防护条件下,BFRP1拉伸强度下降了8.01%,伸长率下降了16.57%,弹性模量下降了1.38%;BFRP2的拉伸强度下降了1.51%,伸长率下降了9.59%,弹性模量下降了5.60%。因此,紫外线照射下玄武岩纤维布有较好的耐久性,防护对玄武岩纤维的性能有一定的保护作用。     

氯离子与荷载耦合条件下玻璃纤维增强复合材料耐久性试验研究

分别在氯化钠溶液浸泡及氯离子与荷载耦合条件下对玻璃纤维增强复合材料(GFRP)片材进行耐久性试验,测得其抗拉强度、弹性模量及吸湿率的时变特性,分析不同环境条件与荷载作用下GFRP的长期力学性能及吸湿机理。研究结果表明:GFRP弹性模量下降幅度最大;荷载加速了GFRP力学性能的降低;氯离子与荷载耦合作用对GFRP力学性能的影响大于单一因素。分析表明:吸湿过程中GFRP片材的抗拉强度取决于其吸湿量的大小。     

温度与碱溶液作用下FRP片材耐久性研究

对遭受30,40,50,60℃碱溶液作用后的碳纤维增强聚合物(CFRP)和玻璃纤维增强聚合物(GFRP)片材进行了静力拉伸试验.结果表明:随着老化时间的增加,CFRP和GFRP片材的抗拉强度、弹性模量和延伸率逐渐降低,且温度越高,降低速度越快.采用修正阿伦尼乌斯模型对试验结果进行分析,给出了纤维增强聚合物在温度与碱溶液共同作用下的设计强度参考意见.     

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.     

冻融循环下BFRP筋与混凝土黏结强度试验研究

为了研究冻融循环作用下BFRP筋与混凝土黏结强度,对不同冻融次数（0、10、20、40次）和不同混凝土强度等级（C30、C35、C40）共36个试件进行冻融循环试验和中心拉拔试验。试验结果表明:未经冻融循环的试件和冻融循环40次（C30）试件发生拔出破坏,其余冻融试件均发生劈裂破坏;随着混凝土强度等级提高,脱胶强度和黏结强度逐渐增加;随着冻融循环次数增加,BFRP筋与混凝土的黏结强度和峰值滑移呈现出先增加后减小的趋势,而脱胶强度随冻融循环次数增加逐渐减小。     

考虑二次受力的内嵌BFRP筋加固混凝土T形梁受剪性能试验研究

为了研究二次受力对内嵌BFRP筋加固混凝土梁受剪性能的影响,对6根内嵌BFRP筋混凝土T形截面加固梁和2根对比梁进行了受剪性能试验。对试件梁的受力过程、破坏模式、荷载-挠度曲线、荷载-应变曲线、斜截面应力重分布现象以及初始荷载大小、卸载程度和BFRP筋端部锚固长度等因素对加固梁的影响进行研究。研究结果表明：虽然加固梁发生了剪切破坏,但是破坏特征复杂且伴随着次生破坏;试件梁的斜截面在斜裂缝出现时和箍筋屈服时出现了重分布,对于二次受力试件梁,BFRP筋应变滞后现象明显,且BFRP筋应变分布不均匀,在进行加固梁承载力计算时应考虑此因素带来的承载力降低的影响;初始荷载、卸载程度及BFRP筋端部锚固有利于加固梁极限荷载的提高和延缓斜裂缝的开展,应在加固梁受剪承载力计算公式中引入相关系数或满足构造要求来体现这些因素的影响。     

CMC-g-PMMA对稻壳-水泥复合材料耐久性能的影响

采用羧甲基纤维素与甲基丙烯酸甲酯的接枝共聚物(CMC-g-PMMA)作为改性剂对稻壳碎料进行表面处理,制成稻壳-水泥复合材料.对该复合材料进行干湿和冻融处理,然后进行力学性能测试,并采用体视显微镜对其表面进行观察.结果表明,改性剂CMC-g-PMMA掺量为1.0％时,受冻融、干湿处理影响较小,稻壳-水泥复合材料的耐久性能较好.     

基于非接触式观测技术的FRP/ECC复合材料#br# 反复受拉本构关系模型

考虑不同种类的纤维复合材料（FRP）格栅、格栅层数及加卸载循环方式,采用非接触式观测技术（DIC）和传统应变片测量方法,对FRP格栅与ECC复合材料试件进行了单轴反复拉伸试验,研究复合材料的轴向抗拉力学性能,验证DIC非接触式观测技术的有效性。在试验结果的基础上,提出了FRP/ECC复合材料反复受拉本构关系模型。试验结果表明,玄武岩（BFRP）格栅/ECC能充分地发挥纤维格栅的材料性能和ECC基体的高延伸性和多点开裂特性,显著提高ECC基体的极限抗拉强度。不同循环加载方式对FRP/ECC复合材料试件的加卸载路径有显著影响,但对其极限应力/应变的影响较小。BFRP/ECC复合材料的变形恢复能力要优于CFRP/ECC复合材料的变形恢复能力。DIC非接触式观测技术能有效地捕捉到试件的开裂,观测裂缝的萌生、发展过程,获得破坏形态,获得应力-应变全曲线。计算结果表明,建议的应力-应变关系模型与试验结果吻合较好,可以有效地预测FRP/ECC复合材料的反复受拉本构关系。     

BFRP筋与地聚物混凝土黏结性能试验研究

通过对51个玄武岩纤维复合材料（BFRP）筋-地聚物混凝土界面黏结试件进行中心拉拔试验,分析了BFRP筋与地聚物混凝土的界面黏结破坏机理,研究了BFRP筋表面形式（浅螺纹、喷砂和深螺纹）、直径d（12、16 mm和20 mm）、黏结长度（2.5d、5d和7.5d）、地聚物混凝土强度等级（C30、C40和C50）及混凝土保护层厚度（20、45 mm和69 mm）等因素对BFRP筋-地聚物混凝土界面性能的影响,并与9个BFRP筋-普通混凝土界面黏结试件中心拉拔试验结果进行比较。试验结果表明：BFRP筋-地聚物混凝土界面黏结强度与BFRP筋-普通混凝土界面黏结强度基本相同;BFRP筋表面形式对其黏结性能影响较大,直径为12 mm时,浅螺纹、喷砂和深螺纹BFRP筋与地聚物混凝土的黏结强度分别为15.33、20.49 MPa和22.66 MPa;随着FRP筋直径和黏结长度的增加,BFRP筋与地聚物混凝土黏结强度降低,而随着混凝土强度和和保护层厚度的增加,黏结强度提高。通过CMR和mBPE模型对试验所得黏结应力-滑移曲线进行拟合,发现CMR模型能够较为准确的描述BFRP筋与地聚物混凝土间的黏结应力-滑移关系。     

配置BFRP筋复合配筋PHC管桩受弯和受剪性能试验研究

为解决预应力混凝土(PHC)管桩水平承载力不足的技术难题,开展了配置玄武岩纤维(BFRP)筋复合配筋PHC管桩(PRC-B管桩)和配置普通钢筋的复合配筋PHC管桩(PRC管桩)受弯、受剪性能的对比试验。受弯试验结果表明：BFRP筋的配置改善了PHC管桩的承载性能;与PHC管桩相比,PRC-B管桩的开裂弯矩和极限弯矩均有显著提高,且弹性变形更小、中性轴高度更低、裂缝分布范围更短且数量更少;两种类型桩的跨中截面应变符合平截面假定,破坏时PRC-B管桩受拉区裂缝宽度超限同时受压区混凝土开裂,而PRC管桩仅受拉区裂缝宽度超限。受剪试验结果显示：配置BFRP筋较大幅度提高了PHC管桩的受剪性能,其抗裂剪力和极限剪力分别有不同程度的提高;两种类型桩破坏过程类似,均是在剪弯段先出现两条对称的斜裂缝,逐步发展至中性轴高度处,以平行于桩长方向继续发展贯通形成主贯通面,最后因主裂缝宽度超限而破坏。所提出的配置BFRP筋复合配筋预应力混凝土管桩的受弯承载力计算公式,其计算结果相对试验承载力具有合理的富余。对比试验结果表明,BFRP筋可以替代普通钢筋改善PHC管桩的承载性能。     

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。     

层数对玄武岩纤维布与木材有效粘结长度影响的试验研究

进行了33个木材与玄武岩纤维布(BFRP)粘结试件的单剪试验,主要考察粘贴层数对BFRP与木材粘结性能的影响,测量了不同粘贴层数下BFRP与木材界面的应变分布规律。比较了在不同粘贴层数下BFRP与木材之间的极限荷载和粘结应力分布情况,结果表明,随着BFRP粘贴层数的增加,有效粘结长度呈增加趋势,在木材含水率为10%条件下,1,2,3层玄武岩纤维布与木材(福杉)的有效粘结长度分别在100,120,150mm左右;粘贴层数对木材与玄武岩纤维布的极限粘结荷载也有一定影响,随BFRP粘贴层数的增加,极限粘结荷载逐渐增加。     

BFRP加固榫卯节点抗震性能试验研究

通过玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)加固圆形截面木结构榫卯节点的水平低周反复荷载试验,对加固后榫卯节点的抗震性能进行了研究,主要包括滞回曲线、骨架曲线、强度和刚度退化规律、变形等。试验结果表明,BFRP加固榫卯节点的滞回曲线和未加固榫卯节点的滞回曲线图形明显不同,BFRP加固能够有效提高榫卯节点的承载力和刚度。根据榫卯节点刚度和极限承载力提高的比例,提出了BFRP加固榫卯节点的加固设计经验公式。     

水泥及石灰改良土冻融循环后的动力特性研究

为扩大季节冻土区高速铁路路基填料的使用范围,对冻融作用下不同掺和率的水泥及石灰改良土进行了动三轴试验,研究了改良土的临界动应力的变化规律及影响因素。试验结果表明:反复冻融作用下水泥土的改良效果要优于石灰土,相对于素土的力学性能均有明显的改善;两种改良方法的抗冻融性存在一个最优掺和率。同时,引入冻融循环临界动应力衰减系数ηf,应用于改良土掺和率设计中,以选取合理的改良方法和掺和率。