超高性能混凝土与普通混凝土的黏结抗冻性能

对147个超高性能混凝土与普通混凝土的100mm×100mm×100mm立方体黏结试件进行了冻融循环后的黏结性能研究,测量了冻融后试件的相对动弹性模量、质量损失率以及劈裂抗拉强度,研究了超高性能混凝土中的钢纤维掺量、普通混凝土的强度等级、黏结面形式、试件的浇筑方向等因素对黏结试件抗冻性能的影响。结果表明,冻融循环结束后,所有黏结试件中的超高性能混凝土部分都没有出现损伤,超高性能混凝土可以作为普通混凝土结构的理想外围护材料;随着冻融循环次数的增加,黏结试件的相对动弹性模量逐渐减小,质量损失率先降低后增加,黏结试件的劈裂抗拉强度线性下降;影响黏结试件冻融后劈裂抗拉强度下降速度的关键因素是超高性能混凝土中的钢纤维掺量和黏结面的形式。     

爆炸复合接头剪切强度测试方法研究

参照正交各向异性层压复合板层间剪切强度的测试方法，提出了用于测试爆炸复合接头复合界面剪切强度的3种方法；并建立三雏有限元模型，分别对3种测试方法进行模拟；最后分别对3种方法进行了测试试验．结果表明，3种试验方法均能有效测试爆炸复合接头的剪切强度，其中对称试件双切口拉伸法最适合实际应用．     

冻融损伤后钢筋与再生混凝土黏结滑移性能试验研究

对经过0次、25次、50次、75次、100次冻融循环作用后的再生混凝土(粗骨料取代率100%)进行拉拔试验研究,得出不同冻融循环次数、保护层厚度和锚固长度下钢筋与再生混凝土间黏结性能的变化规律。结果表明:随着冻融循环次数的增加,钢筋与再生混凝土间的黏结强度逐渐降低,而滑移值逐渐增加;黏结强度随着相对保护层厚度的增加而增大且呈线性关系,随着相对锚固长度的增加,黏结强度却随之减小,当相对保护层厚度和锚固长度增加到一定值后,黏结强度基本保持不变。基于试验结果给出黏结-滑移曲线,曲线分为微滑移线性阶段、滑移阶段、滑移加速阶段、非线性下降段和残余阶段等5个阶段。通过分析试验数据提出不同影响因素下各阶段黏结锚固特征值的拟合计算公式,为我国冻融环境下再生混凝土结构的耐久性设计提供参考。     

键槽构造UHPC-NC界面黏结性能试验研究

采用超高性能混凝土(UHPC)加固桥梁,UHPC与既有普通混凝土( NC)结构界面间的黏结性能是保证加固效果的关键.为研究界面构造对UHPC-NC界面黏结性能的影响,以键槽布置和形状为变量,开展键槽构造UHPC-NC单面直接剪切试验,并与界面黏贴处理试件进行对比.结果表明:UHPC-NC黏结界面的破坏形态主要可分为四种,其中c、d类破坏(黏结界面与NC出现破坏)占总破坏形态的80% ;键槽构造组的界面黏结性能优于黏贴组,其界面黏结抗剪强度比黏贴组高2倍左右;当键槽口宽度较小(10～20 mm)即体积损失率低于0. 09时,UHPC-NC界面黏结抗剪强度随键槽口宽度的增大而增大;正梯形键槽试件的界面黏结抗剪强度比直角形键槽试件高25%左右,倒梯形键槽试件的界面黏结抗剪强度比直角形键槽试件高13% ～15% ;键槽构造UHPC-NC界面黏结-滑移曲线包含弹性上升阶段、屈服阶段和破坏下降阶段,部分曲线无屈服阶段,其极限滑移值均在0. 8 mm以下.本工作提出了键槽构造UHPC-NC界面黏结-滑移模型,并给出了黏结刚度建议值.     

GFRP筋与自密实混凝土黏结性能的试验研究

为了研究玻璃纤维增强树脂复合材料(GFRP)筋与自密实混凝土(SCC)的黏结性能,制作了66个GFRP/SCC试件进行中心拉拔试验,研究SCC混凝土保护层厚度、GFRP筋直径和黏结长度以及SCC中添加纤维种类等因素对两者黏结性能的影响,并对试件的破坏形式进行分析。结果表明:试件主要出现了三种破坏形式,即劈裂破坏、拔出破坏、拔出带缝破坏;通过电镜扫描发现SCC浇筑方向对GFRP筋与SCC黏结界面的结构有一定影响,GFRP筋上部界面与SCC黏结更紧密。当SCC保护层厚度由4D增大至7D时,黏结强度提高了约44.05%;当GFRP筋黏结长度由5D增大至15D时,黏结强度降低了约65.43%;当GFRP筋直径由12 mm增大至16 mm时,黏结强度降低了约22.57%;SCC中添加聚丙烯纤维、钢纤维、聚丙烯纤维+钢纤维的试件黏结强度比不添加纤维的试件黏结强度分别提高12.80%、15.16%、15.09%。可以通过适当增加SCC保护层厚度、在SCC中添加纤维等措施来提高GFRP/SCC试件的黏结强度。      

高温后单向侧压作用下混凝土与钢筋黏结-滑移性能研究

高温后混凝土与钢筋间的黏结性能影响钢筋混凝土结构的安全评估,实际工程中钢筋混凝土常承受侧向约束作用。为此,该文以高温温度和侧压力为参数,完成了48个钢筋混凝土试件的中心拉拔试验,分析侧压力对高温后试件破坏形态、峰值黏结应力、峰值滑移、残余黏结强度的影响规律,建立了峰值黏结应力随高温温度和侧压力变化的经验公式。将侧压下钢筋-混凝土黏结应力场简化为肋前混凝土挤压力和侧压力的线性叠加,并基于微观传力模型及高温后混凝土的多轴强度破坏准则推导计算了无侧压及单向侧压下的黏结强度理论。研究结果表明:侧压作用和高温温度直接影响试件破坏形态;随着侧压力增加,高温后混凝土与钢筋间的峰值黏结应力、残余黏结强度、峰值滑移逐渐增大,但温度达到500 ℃后,有侧压试件峰值滑移较无侧压试件小;黏结强度理论计算值与实测值较为吻合,能较好地预测高温后混凝土与钢筋间的黏结强度。     

玻璃纤维增强聚合物复合材料筋与工程水泥基复合材料黏结性能

为了研究玻璃纤维增强聚合物（GFRP）复合材料筋和工程水泥基复合材料（ECC）黏结性能的影响因素,对42个GFRP/ECC试件进行了拉拔试验,分析了GFRP复合材料筋表面形式、直径、ECC基体强度及保护层厚度等因素对GFRP复合材料筋与ECC基体黏结性能的影响。结果表明:GFRP/ECC试件的破坏形式主要有拔出破坏、筋剥离剪切破坏、劈裂破坏三种形式。表面带肋GFRP复合材料筋黏结强度比光滑GFRP复合材料筋高约66%;当ECC保护层厚度由1.5D（D为GFRP筋直径）增大至4D时,GFRP/ECC黏结强度提高了约58%;当GFRP复合材料筋直径为12~18 mm时,GFRP/ECC黏结强度随着GFRP复合材料筋直径的增大而降低;ECC强度由33.7 MPa增大至73.3 MPa时,GFRP/ECC黏结强度增大约3倍。增加GFRP复合材料筋表面形式复杂程度,或一定程度上提高ECC基体保护层厚度、提高ECC强度等级,有助于提高GFRP复合材料筋与ECC的黏结强度。      

黏结长度对锈蚀钢筋与混凝土间黏结性能的影响

为研究黏结长度(L=2d、5d,d为钢筋直径)对锈蚀钢筋与混凝土间黏结性能的影响,通过电化学加速锈蚀方法,获得六组不同钢筋锈蚀率(0. 0%、1. 0%、2. 0%、5. 0%、8. 0%、10. 0%)的中心拉拔试件,并使用裂缝测宽仪记录试件锈蚀后的最大裂缝宽度。通过中心拔出试验,分析了在黏结长度、锈蚀率等影响因子的作用下钢筋与混凝土间黏结性能的退化规律。结果表明,随着锈蚀率的增加,黏结长度较长的试件(L=5d)锈胀裂纹出现越早,且最大锈胀裂纹越宽。各试件的黏结强度、黏结刚度均随混凝土的劣化及锈蚀率的增加呈现先增长后逐渐下降的趋势,黏结能量则随锈蚀率的增加而逐渐减小。相比于L=2d的试件,L=5d试件的黏结强度、黏结刚度更低。基于试验结果,建立了最大锈胀裂缝宽度、黏结强度与锈蚀率的关系式。     

混凝土和钢筋间连接性能受加载速率影响研究

随着城市化进程的发展和对建筑物安全性要求的提高,混凝土和钢筋连接的性能逐渐成为建筑结构设计和工程实践的关注焦点。混凝土和钢筋之间的连接是建筑物结构中至关重要的环节,若连接性能出现问题,将给建筑物的安全性带来很大隐患。该研究制作了钢筋混凝土梁试件,并将其分组进行不同加载速率下的三点弯加载测试,分析了不同加载速率对试件黏结应力-滑移曲线和黏结性能的影响,结果表明：随着加载速率增加,试件的黏结应力增大;随着应变率增加,锈蚀钢筋与混凝土的黏结性能增强,其中黏结强度增加了22%,残余黏结强度增加了46%。     

树脂基碳纤维复合材料层间梯度取向增韧的性能研究

为了研究层间梯度取向增韧的实施方法和机理以及对复合材料力学性能的影响，采用AFG-90H、AG-80H及CYDBN-240环氧树脂匹配二氨基二苯砜固化剂，制备成对聚醚砜(PESU)有不同溶解性能的两种树脂配方。在溶解性较好的配方A中添加少量PESU记作A-,在配方A和配方B中添加大量PESU记作A+和B+,A-作为内膜分别搭配A+和B+作为外膜，制备成两种四膜预浸料；A-分别与A+和B+先混合均匀，再涂膜制备双膜预浸料作为对照组。对比分析了增韧剂在树脂基体中的溶解性和预浸料工艺方式对复合材料的拉伸强度、压缩强度、层间剪切强度及冲击后压缩强度(CAI)的影响。结果表明：对于双膜预浸料，增韧剂的溶解性差异对层压板的性能影响较小；对于四膜预浸料，采用对增韧剂溶解性能一致的内外膜时，CAI提升5%左右；采用对增韧剂溶解性有差异的内外膜，CAI可提升15%左右。说明该方法可使增韧剂在层间Z向扩散，实现了层间梯度取向增韧。     

芳纶Ⅲ纤维拉伸性能的实验研究

测试了芳纶Ⅲ纤维的拉伸性能等,并与F-12和Kevlar-49纤维进行了对比.对由芳纶Ⅲ纤维与环氧树脂基体复合成型的单向纤维增强环形试样,测试了其拉伸强度、弹性模量和层间剪切强度,结果表明:芳纶Ⅲ纤维单向纤维复合材料的拉伸强度和弹性模量与F-12纤维相当,分别比Kevlar-49纤维要高出约25.7%和24.7%;但早期的芳纶Ⅲ纤维与环氧树脂基体的界面结合性较差,层间剪切强度仅为32.0～35.2MPa.     

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维表面处理对UHMWPE/环氧树脂复合材料界面性能的影响机制

从工程化应用角度研究了常压空气等离子体改性对超高分子量聚乙烯（UHMWPE）纤维/环氧树脂复合材料界面性能的调节机制,主要分析了不同处理时间对UHMWPE纤维表面状态变化的影响,及其对UHMWPE/环氧树脂复合材料界面黏结性能的影响规律。采用SEM及纤维吸水测试研究了等离子体处理对UHMWPE纤维表面物理形貌及纤维表面浸润性能的影响,分别以拉伸和弯曲的方式,通过纤维表面脱黏力及层合板层间剪切强度对UHMWPE/环氧树脂复合材料的界面黏结性能进行表征。结果表明,仅经过4 s的空气等离子体处理之后,UHMWPE纤维表面脱黏力的提高幅度为84.0%,UHMWPE/环氧树脂复合材料层合板的层间剪切强度由未处理的7.01 MPa提高至15.81 MPa,增幅高达125.5%。研究发现,通过常压空气等离子体处理改变了UHMWPE纤维的表面状态,可以显著高效地调节UHMWPE/环氧树脂复合材料的界面性能,为扩大该材料的后续工程化应用提供了理论基础。      

孔隙含量对复合材料力学性能的影响

制造复合材料时,如果工艺参数选择不当,常常使复合材料中形成不同类型的孔隙。孔隙的存在会对复合材料性能产生很大影响。本文的目的在于讨论孔隙含量对单向复合材料机械性能的影响。这些性能包括:纵向、横向拉伸强度和模量;弯曲强度和模量;平面剪切强度和模量及层间剪切强度等。试件用纤维缠绕工艺制造。树脂基体由双酚-A型环氧树脂和热固性酚醛树脂构成。后者用作环氧树脂的固化剂。用E玻璃无捻粗纱作增强材料。试件在真空干燥箱中按预定的固化制度固化。复合材料中的孔隙含量用比重法测定。结果表明,单向复合材料中的孔隙含量对横向拉伸、层间剪切及平面剪切性能有明显影响。指出,通过控制工艺参数、降低孔隙含量,可以制得性能优异的复合材料。      

水性环氧乳化沥青桥面防水粘结层的性能研究

为保证粘层材料具有足够的力学强度、防水性能以及与铺装层较好的变形协调能力,研制了一种高粘结水性环氧乳化沥青防水粘层材料.制备4种不同环氧掺量的粘层材料,试验研究-15,0,25,50,70℃5种温度下粘层材料试件的拉拔、剪切以及断裂拉伸等力学性能的变化规律,并对比分析了水性环氧乳化沥青、乳化沥青稀浆封层、AC-5沥青砂和4.75 mm同步碎石4种常用防水粘层材料的渗水性能.结果 表明:环氧树脂含量对水性环氧乳化沥青粘层材料的断裂拉伸性能、剪切和拉拔性能影响显著,低环氧树脂掺量的粘层材料对温度敏感程度更高,且随着试验温度的升高其力学性能逐渐降低.层间界面的材质和粗糙程度对粘结效果影响较大,新粘层材料用于沥青混凝土和水泥混凝土界面的粘结效果明显优于钢质材料的界面粘结,拉拔强度提高3倍,剪切强度提高1倍.在70 cm水头高度下测试水性环氧乳化沥青粘层材料不渗水,明显优于其他3种材料的渗水性能.开发的高粘结水性环氧乳化沥青防水粘层材料具有良好的力学性能和抗渗水性.     

高延性混凝土与带肋钢筋黏结性能试验研究

为研究高延性混凝土(HDC)与带肋钢筋的黏结性能,设计制作了20组试件。通过中心拔出试验,研究单调和重复荷载作用下试件的破坏形态及黏结滑移破坏机理,分析了HDC的抗压强度、纤维掺量、纤维种类及保护层厚度对带肋钢筋与HDC黏结性能的影响。结果表明：单调与重复荷载作用下,普通混凝土试件发生了脆性劈裂破坏,HDC试件发生劈裂和拔出破坏;试验结果表明,带肋钢筋与HDC的黏结强度随HDC抗压强度增加而提高;相同HDC抗压强度时,纤维掺量的增加可改善带肋钢筋与HDC的黏结性能;相比PP纤维,相同体积掺量的PE纤维与PVA纤维可有效限制混凝土内部径向裂缝的开展,提高带肋钢筋与HDC的黏结强度;依据破坏形态和黏结强度,得出临界相对保护层厚度为2.0;单调与重复荷载作用下,试件黏结强度比由纤维种类和相对保护层厚度主导,残余黏结强度比由抗压强度和纤维掺量主导;根据试验结果,建立了带肋钢筋与HDC的黏结强度计算公式和黏结-滑移本构模型。     

路用水性环氧改性乳化沥青组成优化及耐久性能评价

为提升改性乳化沥青在道路领域的使用品质和耐久性，制备了多种水性环氧改性乳化沥青，基于拉伸性能优化了改性乳化沥青配比，研究了水性环氧改性乳化沥青的黏附性能、黏度、干燥时间、相容性和粘结性能，分析了水性环氧改性乳化沥青粘结性能与其拉伸性能、黏附性能的关联性，采用湿热老化、冻融循环和氙灯光照老化等方式模拟复杂气候条件对水性环氧改性乳化沥青的破坏作用，以经老化处理后的残留拉伸、黏附和粘结性能及处理前后各项性能的变化率作为评价指标，基于熵权的理想点法综合评价了水性环氧改性乳化沥青的耐久性能。结果表明：水性环氧树脂能够有效提升乳化沥青的拉伸强度和黏附性能，水性环氧改性乳化沥青具备较好的流动性和适宜的干燥时间，且水性环氧树脂与乳化沥青具有较好的相容性，建议水性环氧树脂掺量为15%～25%(质量分数，下同)。水性环氧改性乳化沥青的粘结性能与其力学强度和黏附性能具有较强的关联性。水性环氧改性乳化沥青经湿热老化、冻融循环或氙灯光照老化处理后拉伸、黏附和粘结等性能保持率为84%～92%,聚氨酯改性后的水性环氧改性乳化沥青表现出更好的耐久性能，聚氨酯改性双酚A型E-51水性环氧改性乳化沥青的综合耐久性能最佳。     

Z-pin增强陶瓷基复合材料拉伸和层间剪切性能

研究了Z-pin横向增强平纹编织陶瓷基复合材料的拉伸和层间剪切性能。炭纤维平纹编织物和炭纤维Z-pin制备的预成型体, 通过化学气相渗透(CVI)工艺制成Z-pin增强平纹编织陶瓷基复合材料。通过单轴拉伸试验及加-卸载试验研究材料拉伸力学性能参数及破坏规律。采用双切口压缩试验测试材料的层间剪切强度。结果表明, Z-pin增强平纹编织陶瓷基复合材料拉伸应力-应变曲线具有非线性特性; Z-pin嵌入降低了平纹编织陶瓷基复合材料的拉伸强度, 显著提高了陶瓷基复合材料层间剪切强度, 使原来单纯层间基体与织物表面的脱离转变为Z-pin的剪切破坏和层间基体与织物的脱离双重破坏机理。     

超高性能混凝土的自愈合及抗冻性能

为研究带裂服役超高性能混凝土(UHPC)的自愈合及抗冻性能，对混杂钢纤维UHPC试件预加0.05%和0.1%两种应变损伤，置于水中养护28天自愈合后进行300次冻融循环试验。通过单轴拉伸性能、裂缝特征、质量损失及超声波脉冲速率(UPV)指标综合评价UHPC的自愈合及抗冻性能，并利用扫描电子显微镜和能谱仪(SEM-EDS)分析微观结构和愈合产物。结果表明：28天水养后，预损伤0.05%试件表现出较好的自愈合性能，抗拉强度、拉伸应变和应变能均高于参照试件，表面所有裂缝全部愈合；预损伤0.1%试件的拉伸性能低于参照试件，表面最大裂缝(宽度为69μm)并未完全愈合。300次冻融循环后，两种预损伤试件的初裂强度和抗拉强度均进一步增加，而拉伸应变和应变能均有所减小。相对质量与UPV的变化趋势能够很好地反映两种预损伤试件的再水化效应。SEM-EDS结果显示：距裂缝较近部位的纤维-基体粘结更牢固；裂缝表面的愈合产物主要为Ca(OH)2和CaCO3，内侧主要为水化硅酸钙(C-S-H)凝胶。     

纳米SiO2质量分数对胶粘碳纤维增强树脂复合材料板-钢搭接界面黏结性能的影响

胶黏剂力学性能对碳纤维增强树脂复合材料(CFRP)加固钢结构的界面黏结性能影响显著。基于研制的胶黏剂配比,分析了不同纳米SiO₂质量分数对胶黏剂常温固化后基本力学性能及微观结构的影响,制作了31个CFRP板-钢板双搭接试件,对其进行了常温固化后的承载能力、有效黏结长度、传力模式、黏结-滑移本构等试验研究,得出了纳米SiO₂质量分数对CFRP板-钢板搭接试件界面黏结性能的影响规律,并与常用商品胶黏剂进行了比较。研究结果表明:随纳米SiO₂质量分数的增加,胶黏剂应力-应变关系由线性转变为非线性,应变能、断裂伸长率及剪切强度分别最高提升了292.10%、202.88%和133.12%。微观结构分析表明纳米SiO₂的添加使断面粗糙度显著增加,形成了密集的塑性空穴,产生了更多的微裂纹,使胶黏剂的韧性大幅度提高。当纳米SiO₂质量分数从0增至1wt%,搭接试件破坏模式由界面破坏逐渐变为CFRP板层离破坏。掺入纳米SiO₂能显著增加搭接试件的极限承载力(提升256.96%)及界面有效黏结长度(提升3倍),提高CFRP表面的应变及界面剪应力峰值。纳米SiO₂质量分数为0与0.5wt%的搭接试件的黏结-滑移曲线为双线性三角形模型,纳米SiO₂质量分数为1wt%的搭接试件的黏结-滑移曲线为三线性梯形模型,黏结界面韧性大幅提升。CFRP-钢界面承载能力受胶黏剂拉伸强度与断裂伸长率的双重影响,非线性高强度(即具有较高应变能)胶黏剂对应的CFRP-钢搭接接头具有更好的界面性能。      

缝合密度对缝合/VARI成型复合材料力学性能的影响EI北大核心CSCD

采用改进锁式缝合和真空辅助树脂注射(VARI)成型工艺制备不同缝合密度的碳纤维/环氧树脂复合材料,研究缝合行距和缝合针距对复合材料力学性能的影响,得出最佳缝合密度。结果表明:随着缝合行距的增大,拉伸性能和弯曲性能均有所提升,层间剪切强度先增大后减小;随着缝合针距的增大,拉伸性能和弯曲性能均有提高的趋势;当缝合密度为5 mm×8 mm时,缝合复合材料具有最佳的综合力学性能,与未缝合复合材料相比,拉伸强度和模量分别下降了13.3%和12.7%,弯曲强度和模量分别下降了23.0%和25.2%,层间剪切强度提高了11.3%。