评测混凝土粗糙度的一种新方法及其分形表示

增加粗糙度是提高新老混凝土粘结性能的常用的方法.目前,国内外还没有相应的标准或规程对混凝土粗糙度的评测方法作出明确的规定,基于灌砂法的原理建立了一种新的混凝土表面粗糙度的评测方法-测试仪法.分别采用灌砂法、测试仪法对24个劈裂面进行测量分析,发现测试仪法是比灌砂法更先进更准确的测量粗糙度方法.利用分形理论,研究了分维值与粗糙度的关系,发现高差法分维值与粗糙度无正相关性,变步距法分维值与粗糙度有一定的正相关性.通过对两种分维值深入分析,综合利用高差法分维值和变步距法分维值,建立了测试仪法粗糙度与分维值的拟合公式.发现测试仪法粗糙度值随着测量步距的增大而减少,高差法分维值与其缩减系数有较好线性相关性,建立了拟合公式,达到了简化测量的目的.     

新老混凝土界面处理与评价

就新老混凝土界面处理方法及对处理后相应的粗糙程度的定量评价方法进行了论述,并依据研究现状,提出了新老混凝土界面处理与评价需进一步深入研究的问题。     

型钢混凝土结构粘结界面分形特性试验研究

进行了16组试件的实腹式型钢混凝土结构粘结滑移性能的拉拔试验,获得型钢混凝土试件拉拔破坏全过程的随时断裂面图像.基于分形几何理论对型钢混凝土结构拉拔破坏过程中裂纹扩展规律进行了分析,得到粘结界面破坏各阶段的分形特征参数.探讨了型钢混凝土结构中型钢与混凝土界面的粘结滑移性能与断裂面分形参数的关系、以及影响型钢与混凝土界面粘结滑移性能的主要因素与分形参数的关系,发现分维数与型钢混凝土粘结滑移性能及其影响因素有一定的线性相关趋势.回归了极限粘结强度与分形参数之间的统计公式,型钢混凝土结构断裂面分形特征参数可作为估计型钢混凝土损伤程度的征因子.     

磷渣粉体颗粒表面粗糙度的定量表征

采用盒维数估计其表面粗糙程度,并研究盒维数与需水量比和泌水率的关系。结果表明：分维值的大小定量表征了磷渣粉体颗粒表面的粗糙程度,分维值愈大,其表面愈粗糙,需水量比亦愈大,而泌水率愈小。     

新老混凝土的钢筋加速锈蚀

目前,学者们围绕氯盐侵蚀引起的钢筋锈蚀及混凝土保护层开裂开展了大量研究,但主要针对整体浇筑钢筋混凝土结构,对新老混凝土结构的耐久性研究较少。通过设计制作8块水灰比分别为0.60与0.53的整体浇筑与二次浇筑混凝土试件,采用半浸泡通电加速锈蚀试验,研究二次浇筑试件在钢筋理论锈蚀率分别为4%、6%、8%时的混凝土表面锈胀裂缝发展规律以及锈后钢筋的力学性能变化,并与整体浇筑试件进行对比。结果表明：整体浇筑混凝土试件只产生纵向顺筋裂缝;二次浇筑混凝土试件先产生界面横向裂缝,后产生顺筋纵向裂缝。整体浇筑试件中钢筋为均匀锈蚀,二次浇筑试件钢筋为非均匀锈蚀,且界面处钢筋锈蚀最严重。由于新老混凝土结合面处钢筋截面损失严重,二次浇筑试件相比整体浇筑试件,钢筋力学性能明显下降。混凝土强度对整体浇筑试件内钢筋力学性能的影响可以忽略,但对二次浇筑试件的影响较大。     

GFRP筋与混凝土粘结性能试验研究

基于40个试件的试验,对GFRP筋试件和钢筋试件的粘结破坏进行了研究。试验结果表明,拔出端存在明显的应力集中现象;两种试件的破坏粘结强度接近,仅与混凝土的极限拉应力有关;破坏过程中GFRP试件比钢筋试件表现出了更好的延性。本文提出了筋材的混凝土保护层临界厚度确定公式,考虑了影响临界厚度的主要因素:即筋材粘结强度、混凝土单轴抗拉强度和筋材直径,建议GFRP筋混凝土保护层厚度不能简单采用钢筋混凝土的,即应通过试验提出合理的取值。     

预制与后浇混凝土粘结的劈拉性能试验研究

通过对预制与后浇混凝土粘结的劈拉试验研究,分析了后浇混凝土的浇筑方式、粘结面粗糙度及温度对混凝土粘结劈拉性能的影响规律。结果表明：同种工况条件下,水平向浇筑混凝土粘结劈拉强度明显大于竖直向浇筑粘结劈拉强度,粘结劈拉强度随粘结面的粗糙度的增加而显著增大,随温度的升高而急剧下降,到300℃时,比常温下降了50％。为阐明混凝土粘结劈拉机理提供详实的数据支撑,并为装配式混凝土结构发展提供参考。     

硅灰掺量对水泥基灌浆料与老混凝土界面粘结强度的影响

为研究硅灰掺量对水泥基灌浆料(CGM)与老混凝土界面粘结强度的影响,分别测试了不同硅灰掺量下的复合立方体试块1d、3d、7d、28d龄期的双面剪切强度和劈拉强度.利用扫描电子显微镜分析了28d龄期的界面微观形貌.研究表明,在一定掺量范围内,硅灰对粘结界面各龄期的剪切强度、劈拉强度均产生有利的影响.当硅灰掺量在4％ ～5％时,粘结界面28 d龄期的剪切强度和劈拉强度分别达到最大值4.85 MPa、3.78 MPa,较未掺硅灰组的剪切强度和劈拉强度分别提高了81％、60％.粘结界面的微观形貌表明,硅灰不仅能增加界面过渡区内C-S-H凝胶的含量,降低Ca(OH)2的取向性,还能填充老混凝土界面上的微裂缝和孔隙,改善区内的缺陷,增加机械咬合力,宏观上提高界面粘结强度.     

碳纤维薄板与混凝土界面的粘结性能研究

采用试验与有限元分析相结合的方法，研究碳纤维薄板与混凝土界面的粘结力学性能及剥离破坏机理，结果表明，界面粘结强度比混凝土抗剪强度高，随着载荷的不断增加，界面剪应力的分布和峰值位置逐渐变化，最终导致混凝土在界面发生剥离破坏．     

复合材料筋混凝土的粘结滑移关系及锚固性能研究

复合材料(FR P)筋与混凝土的粘结滑移关系是两者之间粘结性能的综合反映。根据有关研究成果和钢筋混凝土原理,并基于19个对拉试件和9个拔出试件的试验结果,详细分析了FRP筋与混凝土间粘结应力的组成、粘结滑移关系及工作机理、粘结应力分布规律、粘结强度以及有关影响因素,旨在给工程中设计、应用和推广FRP筋混凝土结构提供一些帮助。     

基于小波阈值算法的数字图像降噪研究

本文以均值0的高斯噪声为对象,研究了维纳滤波器的二维图像降噪作用,并基于贝叶斯估计建立了小波阈值图像降噪算法。算法仿真表明维纳滤波的峰值信噪比随噪声增加而单调降低,窗宽5×5时综合降噪效果较好,但所恢复图像对比度低;本文建立的小波阚值方法其峰值信噪比在不同噪声下均比维纳方法高,并且所恢复图像的对比度提高。     

基于数字图像相关法的铝镁质耐火材料抗侵蚀性能研究

钢渣侵蚀是耐火材料在服役过程中的主要损毁形式之一,实际侵蚀过程难以直接观察。传统上采用蚀后分析方法来评价耐火材料的抗侵蚀能力和了解侵蚀机理,但易缺少过程信息,导致结果存在偏差。因此,本文在高温可视化系统基础上,结合数字图像相关法,选取三种典型钢渣,开展铝镁质耐火材料的渣蚀行为研究,并探讨了不同钢渣及热处理温度对材料抗侵蚀能力的影响。结果表明：碱度越低的熔渣对铝镁质耐火材料的侵蚀越严重;对铝镁质耐火材料进行1 000℃以上的热处理,可有效提高材料的抗侵蚀能力;通过数字图像相关法可以获得随时间变化的平均应变曲线和侵蚀应变云图,其中平均应变曲线可以对比铝镁质耐火材料对不同钢渣的抗侵蚀能力,侵蚀应变云图可以反映侵蚀的演变过程,两者为耐火材料渣蚀过程的表征提供了量化指标。     

基于数字图像相关的硫化胶内部缺陷检测方法

为检测包装缓冲材料硫化胶的内部缺陷,提出一种基于数字图像相关(Digital Image Correlation,DIC)的硫化胶内部缺陷检测方法。首先搭建DIC非接触式检测系统,然后基于DIC测量硫化胶片的热变形,根据硫化胶片的应变集中现象定位其内部缺陷。该方法可以准确检测出内部缺陷的位置和尺寸,具有无损、操作简单、对试验场地要求低等优点。     

基于SEM与数字图像相关的固体发动机黏接界面细观损伤过程分析

为了研究黏接界面细观损伤破坏过程,对其进行了原位拉伸试验,采用扫描电镜(SEM)对试验过程进行了观察,得到了拉伸过程黏接界面细观形貌演化过程SEM图像;采用数字图像相关方法对SEM图像进行了处理,获得了黏接界面原位拉伸过程应变场演化规律。结果表明,黏接界面原位拉伸过程中,外界拉伸应变较小时,损伤主要位于推进剂/衬层界面处,推进剂内部损伤较小;随外界拉伸应变的增大,推进剂内部颗粒脱湿使黏接界面损伤急剧增大,推进剂内部损伤区域不断扩展最终贯穿整个黏接界面是其主要失效模式;SEM与数字图像相关方法结合,可以有效地应用于黏接界面原位拉伸过程变形场的测量,为分析黏接界面细观损伤破坏过程提供了新的方法;原位拉伸过程中,全场的应变随外界拉伸应变的增大而增大,其中εx远远大于εy和εxy;外界拉伸应变从5%增至25%,x方向平均应变εx的极值位于衬层处,从0.07增至1.25;外界拉伸应变从25%增加至28%,推进剂εx急剧增大,黏接界面失效时,推进剂εx约为1.85。     

密封胶在装配式混凝土基材上的粘结性能及界面微观结构的表征

为进一步提高装配式建筑用密封胶与预制混凝土构件之间的粘结性,防止边缘开裂而密封失效,研究了不同种类的混凝土脱模剂对MSPU-50耐候密封胶与混凝土粘结性的影响。同时研究了MSPU-50密封胶与PU-01底涂剂、混凝土的匹配性。通过扫描电镜(SEM)和能谱(EDX)测试分析,表明MSPU-50密封胶能够良好渗入混凝土内部孔隙,与混凝土具有良好相容性。涂刷PU-01底涂剂后再填充MSPU-50密封胶,几乎完全封闭混凝土表面孔隙,固化后与混凝土接合表面互相咬合和镶嵌,从而产生良好的粘接强度。     

Effect of Interface Roughness on Fiber Push-Out Stress

A theoretical analysis is given for single-fiber push-out with a rough interface whose asperity amplitude can be expressed by a Fourier series that has a good convergence. Based on a three-cylinder model for the single-fiber push-out test, the solutions of the fiber frictional push-out stress and the relative displacement of the fiber to the matrix at the fiber-matrix interface are obtained. A new asperity wear model is introduced in the analysis to simulate the degradation of the asperity amplitude during the fiber push-out process. The interfacial roughness between the fiber and the matrix is found to have a pronounced influence on the fiber sliding behavior.     

Interfacial Friction Factor Prediction in Vertical Annular Flow Based on the Interface Roughness

Correlations for the interface roughness are proposed for conditions without or with disturbance waves for vertical annular flow. The decisive role of interface roughness in the interfacial friction factor is specified through a comparison of ten correlations for the interfacial friction factor with an experimental database. The effect of the disturbance wave on the interface roughness is analyzed to figure out the influence parameters, which are the superficial gas and liquid Reynolds numbers for conditions without disturbance waves and gas core and liquid film Reynolds numbers for conditions with disturbance waves. The proposed correlations improve the prediction precision of the interfacial friction factor, especially in smooth and transitional regimes.     

基于图像法喷动床内空隙率研究

利用图像二值化方法处理图片,并采用Matlab编程实现空隙率的测量,从微观层次分析空隙率对喷动流化床内流动状态的影响。研究了颗粒粒径、喷口数量和表观气速对空隙率分布的影响。结果表明,增大表观气速使床层底部的稀相区增大,床层膨胀高度增加,空隙率也随之增加。增大颗粒粒径会增大最小临界流化速率,所以在其达到流化状态后流化床内颗粒粒径增大,床内喷动区空隙率减小比较明显。在相同条件下,与单喷口相比双喷口在床层底部附近存在合并射流,同时颗粒能到达的高度显著增加,底部两侧停滞区面积减小。结合对空隙率的分析,提出一种新的表征流化床内流化状态的参数(流化指数),可以直观地表示流化床内颗粒的流化状态。     

丁羟推进剂/衬层界面黏结性能劣化的动态力学表征

研究了高温加速老化过程中丁羟推进剂联合黏结试件的老化特性,探索了利用动态力学表征丁羟推进剂/衬层界面(P/L界面)黏结性能劣化的方法.结果表明,高温老化使黏结件P/L界面黏结强度增大,推进剂中可迁移组分向衬层的迁移量增加,衬层降解,这使得P/L界面两侧材料力学性能差异增大,缺陷增多,P/L界面黏结性能劣化.动态力学分析实验表明,衬层初始模量、界面推进剂和本体推进剂的储能模量与黏结件黏结强度具有相关性,可作为表征P/L界面黏结性能劣化的参数.给出了利用动态力学参量表征黏结件黏结强度的回归关系.