BFRP筋与分级粒径河砂ECC粘结滑移性能试验研究

通过玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)筋/高延性水泥基复合材料(ECC)的中心拉拔试验,分析了分级粒径ECC和BFRP筋表面形式及直径对BFRP筋/ECC粘结性能及粘结-滑移曲线的影响。结果表明,BFRP筋/ECC的破坏模式分为BFRP筋拔出破坏和BFRP筋拉伸破坏。选取BFRP筋/ECC粘结-滑移曲线中的残余波浪段各峰值应力点,采用拟合直线斜率的绝对值|k|表征ECC对BFRP筋横肋的磨损程度,当|k|值≥0.144时,BFRP筋横肋会被完全磨损,当|k|值＜0.144时,BFRP筋横肋会被磨损至与填充其凹陷的ECC齐平。BFRP筋/ECC的平均粘结强度随骨料粒径的变化并不显著,分级粒径ECC可使BFRP筋/ECC的平均粘结强度提高3.2%~9.6%,采用骨料粒径为0.15~0.3 mm的BFRP筋/ECC粘结性能最优。BFRP筋的直径越大,BFRP筋/ECC的平均粘结强度越小,BFRP筋直径为12 mm的BFRP筋/ECC平均粘结强度与BFRP筋直径为8 mm、10 mm的BFRP筋/ECC相比降低分别约8.2%、4.4%。采用浅螺纹BFRP筋的BFRP筋/ECC,平均粘结强度下降83.7%,但其整体粘结应力变化较为平稳,对ECC和BFRP筋的损伤程度均最小。减小BFRP筋直径、ECC骨料粒径,或BFRP筋/ECC自由端处BFRP筋的肋深,有助于提高BFRP筋/ECC的粘结性能及稳定性。     

PE/PVA纤维海砂ECC的拉伸性能与本构模型

以纤维类型及其体积分数为变量，通过单轴拉伸试验，研究了海砂工程水泥基复合材料（SECC）的单轴拉伸性能，并基于现有工程水泥基复合材料（ECC）的拉伸本构模型，阐述了SECC的稳态开裂机理，提出以强化段与软化段描述SECC拉伸应力-应变关系的波动上升段和下降段，得到了新的适用于SECC的拉伸本构模型.结果表明：纤维体积分数为1.5%的聚乙烯（PE）纤维/SECC表现出饱和多缝开裂的应变硬化行为，其延性可达到3.99%；提出的SECC拉伸本构模型计算结果可准确描述具有稳态开裂行为SECC的拉伸应力-应变关系.     

氯盐侵蚀作用下BFRP筋增强海砂ECC的拉伸及弯曲性能试验

为推广使用海洋资源,采用海砂代替硅砂制备工程水泥基复合材料(Engineering cementitious composites, ECC)。将海砂ECC与玄武岩纤维增强树脂复合材料(Basalt fiber reinforced polymer, BFRP)筋结合,充分发挥两种材料的优点,以获得更强的耐腐蚀性能及更为优异的拉伸性能。通过单轴拉伸及四点弯曲试验,研究了不同侵蚀制度及配筋率对BFRP筋增强海砂ECC的拉伸性能及弯曲性能的影响,并与未配筋的海砂ECC作比较。结果表明,BFRP筋增强海砂ECC的极限拉应力与海砂ECC相比提升了2.46～4.92倍,极限拉应变提升了1.40～2.94倍,干湿循环作用下BFRP筋增强海砂ECC的极限荷载是海砂ECC极限荷载的3.14～4.29倍。不同侵蚀制度下,BFRP筋增强海砂ECC的最佳配筋率均为0.67%。研究的BFRP筋增强海砂ECC可为桥面无缝连接板等设计提供参考。     

乌兰布和沙漠砂制备高延性水泥基复合材料的力学性能

使用内蒙古乌兰布和沙漠砂完全代替微石英砂配置了高延性水泥基复合材料(ECC),并以砂胶比为变量,对其抗压强度、抗拉强度、抗剪强度以及抗弯强度四个方面的力学性能展开了全面的研究。抗拉试验后进一步对纤维断面使用扫描电镜(SEM)进行了观测,并采用X射线衍射分析(XRD)方法研究了沙漠砂的物质组成。结果表明,以沙漠砂配置的ECC,在相同骨料含量的条件下,其抗压强度、抗拉强度、抗剪强度以及抗弯强度均与微石英砂配置的ECC接近,延性约为微石英砂ECC的一半。除抗剪强度外,沙漠砂ECC其他各项性能均随砂胶比增大而提高,优化配比设计的沙漠砂ECC延性能够达到微石英砂ECC的水平。