短碳纤维混凝土的弹性模量及泊松比性能试验

对短切碳纤维掺量为1%,2%的混凝土的150×150×150立方体的静力受压弹性模量及泊松比进行了试验,并和未掺短切碳纤维的普通混凝土的基体静力受压弹性模量及泊松比做了比较和分析,据此研究了一定基体混凝土强度下不同碳纤维体积分数对混凝土静力受压弹性模量及泊松比变化的影响,以期为以后研究积累经验。     

高强钢纤维混凝土弯曲韧性试验研究

通过试验得到了不同基体混凝土强度、钢纤维体积分散和钢纤维类型和高强钢纤维混凝土弯曲荷载－挠度曲线，据此研究分析了基体混凝土强度、钢纤维体积分数和钢纤维类型等对高强钢纤维混凝土弯曲韧性指数和弯曲承载力变化系数的影响规律。该成果可作为纤维混凝土结构技术规程相应设计条款的科研依据。     

短切碳纤维混凝土单轴冲击压缩试验与分析

为研究短切碳纤维对混凝土动态力学性能的影响,采用覫74mm钢质分离式霍普金森压杆装置,对6种不同体积掺量的短切碳纤维混凝土进行单轴冲击压缩试验。中应变率下的短切碳纤维混凝土动态应力-应变曲线表明,不同体积掺量的短切碳纤维混凝土动态峰值应变大致相同,约为0.0018;由于短切碳纤维的阻裂作用,短切碳纤维混凝土达到峰值应力后仍有一定的承载能力,当轴向动态极限应变超过0.02时,短切碳纤维混凝土的承载力急剧下降。在中应变率加载条件下,短切碳纤维混凝土动态平均抗压强度和碳纤维体积掺量近似服从高斯分布。短切碳纤维混凝土单轴冲击压缩试验表明短切碳纤维合理体积掺量为0.6%。     

短切碳纤维混凝土的基本力学性能与分析

碳纤维是1种环保无害的新型有机材料,其不仅强度高,而且还具有耐超高温、耐疲劳、耐腐蚀等多种优越的力学性能。将短切碳纤维加入到混凝土中可有效提高混凝土的抗冲击性能、抗拉强度以及抗折强度,这种方法不仅可以降低混凝土干缩率,还可以改善其耐磨性能,提高混凝土的减震能力等。本课题为探究短切碳纤维对混凝土基本力学性能的影响机制,分析出短切碳纤维对混凝土的增强机理。以C35普通混凝土为研究对象,短切碳纤维长度和掺量为变量,通过坍落度试验与静态力学性能试验将碳纤维混凝土与素纤维混凝土的基本力学性能进行对比分析。试验结果表明:同纤维长度下,随碳纤维掺量的增加,混凝土的劈拉强度和抗折强度明显提高,劈拉强度最大增幅达110%,抗折强度最大增幅达36.9%。而抗压强度出现不同程度的降低。在光学显微镜下,碳纤维在混凝土基体材料中呈各向异性,呈现出良好的密闭空间网状结构。在混凝土破坏时,起到了良好的阻裂作用。     

碳纤维布约束钢筋混凝土轴心受压柱的力学性能研究

对碳纤维布约束的钢筋混凝土柱进行了轴压性能试验,研究了混凝土强度、碳纤维布的包裹方式及碳纤维布抗拉强度等因素对约束钢筋混凝土柱的极限承载力及变形等力学性能的影响。结果表明,随着混凝土强度的增加,碳纤维布约束加固效果将会降低,碳纤维布强度对其加固效果的影响也逐渐降低。在混凝土强度较低的情况下,采用高强一级碳纤维布加固效果较好;在相同碳纤维布体积加固率的条件下,采用全包碳纤维布约束混凝土的加固方式比间隔包裹碳纤维布条带效果更好。     

硼改性酚醛树脂的合成及其复合材料的性能

从催化剂用量、反应时间和温度等方面研究了合成工艺条件对硼改性酚醛树脂(BPR)性能的影响,研究了碳纤维/硼改性酚醛树脂(CF/BPR)复合材料性能与碳纤维含量及其表面处理的关系.结果表明:在特定的反应温度、时间和催化剂条件下,可以合成出性能良好的BPR.随着碳纤维含量的增加,CF/BPR复合材料弯曲强度、弯曲模量和冲击强度均逐渐增加;当碳纤维含量达到30%(质量分数)时,CF/BPR复合材料弯曲强度、弯曲模量和冲击强度达到最大值.CF/BPR复合材料弯曲强度和弯曲模量因碳纤维的表面处理而提高,但冲击强度却略有下降.     

低温下碳纤维混凝土的试验研究

应用试验手段,制备了0.5％、0.8％、1.2％三种不同碳纤维掺量和不掺碳纤维的混凝土试件,对其在0、30、60、90次冻融循环条件下抗压强度和抗拉强度进行了对比试验。结果表明,碳纤维的掺加能提高混凝士的抗压强度和抗拉强度,掺量的大小与强度增加量的大小呈增函数关系;碳纤维的掺加能够降低混凝土在冻融条件下强度的损失率。同时,研究了低温下碳纤维混凝土中电阻率与混凝土应力的关系,为碳纤维混凝在寒冷地区桥梁结构健康监测的应用建立一定的理论基础。     

碳纤维增强地聚合物混凝土的SHPB试验研究

以矿渣与粉煤灰制备了碳纤维增强地聚合物混凝土(carbon fiber reinforced geopolymeric concrete,CFRGC);采用100分离式霍普金森压杆(SHPB)试验装置,研究了不同碳纤维掺量的CFRGC在不同应变率下的冲击压缩强度与能量吸收的应变率效应,以及碳纤维掺量对CFRGC强度与吸能特性的影响;改进了波形整形技术,以满足恒应变加载的要求.结果表明:厚度为1mm,直径分别为20,22,25,27,30mm的H62黄铜波形整形器可以较好地实现SHPB试验过程中的恒应变率加载,且试验结果可靠;CFRGC属于应变率敏感材料,其冲击压缩强度与能量吸收特性均表现出近似的应变率线性相关性,强度的应变率敏感值为47.8s-1;碳纤维对地聚合物混凝土的强度特性具有良好的改善效果,且该效果随着平均应变率的增加而增强;碳纤维的相对最佳掺量为0.2%(体积分数).     

碳纤维在土木建筑中的应用

在土木建材领域中,水泥的用量最大,但水泥有脆性大、抗拉强度低等缺点。为了改善这些弊端,人们利用碳纤维的力学特性,用混凝土或水泥做基体制成碳纤维增强复合材料。由于碳纤维和芳纶纤维等有强度高、模量大、比重小、耐碱腐蚀,对人畜无害等特点,在土木建筑应用中日益受到人们的青睐。目前,形成五大应用热点。1碳纤维增强混凝土碳纤维增强混凝土指的是短纤维或长纤维增强的混凝土材料。它主要用作高层建筑的外墙墙板。碳纤维增强混凝土的主要特征为:具有普通增强型混凝土所不具备的优良机械性能、防水渗透性能、耐自然温差性能,在强碱环境下…     

短切碳纤维钢筋混凝土板的平截面试验研究

通过试验,对短切碳纤维掺量为1%、2%的短切碳纤维钢筋混凝土板进行了静载试验,对板的纯弯段侧面不同高度的应变进行了实测,并和未掺短切碳纤维的普通混凝土板做了比较和分析,据此研究分析了不同碳纤维体积分数对平截面假定变化的影响.     

生态钢纤维混凝土弯曲韧性和断裂性能

为掌握生态钢纤维混凝土的弯曲韧性和断裂性能,分别对掺率(体积分数)为1.0%,1.7%,2.4%的2种异形生态钢纤维混凝土和掺率为0.7%,1.3%的原生高强钢纤维增强混凝土进行了无切口梁四点弯曲韧性试验和切口梁三点弯曲断裂试验。研究结果表明:生态钢纤维掺率为1.0%时,无切口梁四点弯曲荷载 挠度曲线和切口梁三点弯曲荷载 挠度及荷载 切口张开位移曲线在达到峰值后都出现局部陡降,试件残余强度较小,断裂韧度值较低,纤维对改善混凝土弯曲韧性和断裂性能的作用较小;当生态钢纤维掺率为1.7%时,混凝土弯曲韧性和断裂性能均得到显著提高,混凝土在变形达到15δ_ult,p（δ_ult,p为素混凝土峰值荷载对应的挠度）或70D_ult,p（D_ult,p为素混凝土峰值荷载对应的切口张开位移）水平时,依然具有较高的持荷能力和较好的韧性,波浪型生态钢纤维混凝土断裂能和断裂韧度是素混凝土的27.59倍和8.35倍;生态钢纤维掺率为2.4%时,混凝土弯曲韧性指标、断裂能和断裂韧度进一步增加;掺率为1.7%的生态钢纤维混凝土增韧和抗断裂效果与掺率为0.7%的原生高强钢纤维混凝土相当。     

钢纤维混凝土剪力墙斜截面裂缝试验研究

分别对不同钢纤维体积率、相同混凝土强度等级的5个钢筋混凝土剪力墙试件及不同混凝土强度等级、相同钢纤维体积率的3个钢筋混凝土剪力墙试件,进行了低周反复荷载作用下的受剪性能试验研究,分析了钢纤维体积率及钢纤维混凝土强度等级对钢筋混凝土剪力墙的斜截面抗裂性能和斜裂缝的影响.试验及分析表明:掺加钢纤维的钢筋混凝土剪力墙的斜截面开裂荷载比普通钢筋混凝土剪力墙明显提高,斜裂缝显著降低.斜截面抗裂性能较好.     

钢纤维体积率对高强混凝土断裂性能的影响

通过对相对切口深度为0.2、0.3、0.40、.5的钢纤维高强混凝土三点弯曲试验,研究钢纤维体积率对高强混凝土断裂性能的影响。结果表明:在相对切口深度为0.20、.3、0.4、0.5的条件下,随着钢纤维体积率的增大,钢纤维高强混凝土断裂韧度和断裂能均显著增加。通过对试验结果的统计分析,分别建立断裂韧度、断裂能与劈拉强度之间的关系式。     

钢纤维混凝土的抗弯韧性研究

本文系统研究了晨大骨料粒径，混凝土强度等级，钢纤维掺量和纤维长度等对钢纤维混凝土的抗弯韧性的影响。试验采用两种最大骨料粒径（15mm,25mm)，两种纤维体积掺量（0．2％，0．6％）和两种纤维长度（35mm,60mm) ,混凝土强度等级分别为C30和C50。研究结果表明，混凝土本身因素（如强度，骨料粒径）与纤维参数（如体积掺量，纤维长度）对钢纤维混凝土的韧性具有同样重要的影响，钢纤维混凝土的设计和应用必须综合考虑纤维与基材料的合理配伍。     

碳纤维布增强钢筋混凝土柱正截面承载能力的试验研究

分析了采用不同粘贴方式和粘贴层数的碳纤维布补强加固的钢筋混凝土柱在正截面承载力和破坏形态等方面的变化情况。试验研究表明 :碳纤维布对钢筋混凝土柱的承载能力具有良好的补强加固效果。在此基础上 ,提出了碳纤维布加固钢筋混凝土柱正截面承载力的简化计算公式 ,它与试验结果能较好地吻合。     

混凝土结构碳纤维加固技术及其适用性

碳纤维加固结构有一定的适用范围，它不适合用于刚度不足、变形过大的结构。在抗弯加固中，截面高度较大的梁可采用较少的碳纤维布；极及扁梁加固中碳纤维布的用量应适中，若碳纤维布用量过多，则会由于强度利用率低、结构变形过大而破坏。用于抗扭加固时，虽然能起一定作用，但并不经济，其效果需进一步研究确定。     

碳素纤维布加固混凝土梁的受弯承载力计算

对 4根普通钢筋混凝土梁和 3根预应力混凝土梁进行了加固后的弯曲试验研究。试验结果表明 ,碳素纤维布可明显提高梁的正截面抗弯承载力。提出的加固后混凝土梁的正截面抗弯承载力计算公式 ,计算值与试验值吻合较好。     

钢管混凝土边框钢纤维混凝土中高剪力墙受弯承载力计算方法

为改善中高剪力墙的抗震性能,提出钢管混凝土边框钢纤维混凝土剪力墙。通过8个剪跨比为1.5的钢管混凝土边框钢纤维混凝土中高剪力墙和1个剪跨比为1.5的钢管混凝土边框混凝土中高剪力墙的低周反复加载试验,研究钢管混凝土边框钢纤维混凝土中高剪力墙的受力机理及破坏模式,分析钢纤维体积率、钢纤维掺加高度、混凝土强度和轴压比对其抗震性能的影响。结果表明：钢管混凝土边框钢纤维混凝土中高剪力墙的破坏模式为弯曲破坏;墙体裂缝主要为典型的弯剪裂缝,钢纤维可有效限制剪力墙裂缝宽度,改善裂缝形态;随着钢纤维体积率和钢纤维掺加高度的增大,剪力墙受弯承载力、延性和耗能能力明显提高;其他参数相同的条件下,钢纤维体积率为0.5%、1.0%和1.5%剪力墙受弯承载力较未掺钢纤维剪力墙的分别提高了8.8%、14.2%和21.8%;随着混凝土强度和轴压比的提高,剪力墙受弯承载力和耗能能力明显提高,但延性降低;其他参数相同的条件下,钢纤维混凝土强度等级为C60、C80剪力墙的受弯承载力较C40剪力墙的分别提高了21.9%和39.7%;轴压比为0.2剪力墙的受弯承载力较轴压比0.1剪力墙的提高了13.5%。基于剪力墙受弯破坏特点,明确钢管和钢纤维对剪力墙受弯承载力的贡献,建立钢管混凝土边框钢纤维混凝土中高剪力墙受弯承载力计算方法,计算值与试验值偏差基本控制在10％以内,吻合较好。     

钢筋钢纤维高强混凝土板冲切承载力

通过对6块尺寸为1 800 mm×1 800 mm×150 mm钢纤维高强混凝土板的冲切试验,研究混凝土强度等级和钢纤维体积率对板冲切极限承载力的影响。结果表明:钢纤维高强混凝土板冲切破坏之前的变形主要是弯曲变形,钢纤维的掺入提高了钢筋混凝土板的冲切承载力。在试验结果的基础上,运用统一强度理论和塑性极限分析方法,建立钢筋钢纤维高强混凝土板冲切极限承载力的计算公式。