灰粉比对苯丙乳液基水泥复合材料静态力学性能及破坏形态的影响

对不同灰粉比的苯丙乳液基水泥复合材料进行定伸、拉伸和剪切试验,通过测量弹性恢复率、拉伸剪切力学性能指标、变形性能指标、能耗性能指标和负荷位移,研究了灰粉比对苯丙乳液基水泥复合材料定伸黏结性能、拉伸力学性能、剪切力学性能及破坏形态的影响,结合FESEM试验和压汞测孔(MIP)试验结果,分析了灰粉比对苯丙乳液基水泥复合材料力学性能及破坏形态影响规律的微观机制。结果表明:适当增大灰粉比能够改善苯丙乳液基水泥复合材料的微观形貌,优化孔隙结构,提高密实度,显著增强了复合材料的力学性能;随着灰粉比的增大,苯丙乳液基水泥复合材料的定伸黏结性能逐渐降低,拉伸剪切力学性能不断增强,拉伸剪切变形性能和能耗性能均先提升后降低。灰粉比为30%~35%时,苯丙乳液基水泥复合材料的拉伸剪切力学性能最佳;灰粉比为45%时,苯丙乳液基水泥复合材料的拉伸剪切变形性能和能耗性能均低于灰粉比为20%的苯丙乳液基水泥复合材料。随着灰粉比的增大,苯丙乳液基水泥复合材料能够承受的拉伸和剪切负荷位移均先增大后减小,其破坏形态逐步由“内聚破坏”转为“黏结破坏”。      

海水干湿循环作用下天然橡胶支座橡胶材料性能劣化试验

考虑到近海桥梁极易遭受晴雨交替变化天气、高湿高温及海风海浪交替作用等产生的海水干湿循环作用,针对天然橡胶隔震支座所使用的橡胶材料开展了同时同步的试验研究。重点探讨橡胶材料各项力学性能随海水干湿循环作用时间的变化规律。结果表明:海水干湿循环作用对橡胶材料的力学性能影响较大。经过了长达60 d海水干湿循环试验后,橡胶材料的硬度和定伸应力均呈现增大的趋势,前者增大了约22%,后者增大了58.2%～118%,且大变形情况下的增长幅度更大;拉伸强度及扯断伸长率均呈降低趋势,分别降低了65.7%,51.53%,可能对橡胶支座的拉伸性能和极限剪切性能产生不利影响。以上研究成果可为橡胶材料的本构关系变化规律、橡胶隔震支座性能劣化规律研究,以及隔震结构全寿命性能评估和设计打下坚实的基础。     

高温下双搭接钢-CFRP板胶粘界面力学性能试验

高温环境下钢-碳纤维增强聚合物复合材料(CFRP)板的胶粘界面是CFRP粘贴加固钢结构的薄弱环节。为掌握温度对钢-CFRP板胶粘界面力学性能的影响,制作了双搭接接头试件,开展了3种胶粘剂在4种温度下(25℃、55℃、70℃和90℃)的静力拉伸试验。探索了接头试件的破坏模式、荷载-位移关系、CFRP板表面应变分布、界面剪应力分布和粘结-滑移关系等。结果表明:当温度低于55℃时,试件的破坏模式与胶粘剂种类相关性更大,当温度高于70℃时,不同胶粘剂的破坏模式具有相似性,且均出现了CFRP板撕裂。温度对不同胶粘试件的承载力影响存在差异,HJY-4105高韧性环氧树脂结构胶粘剂(HJY胶)试件的承载力随温度的升高而增大,LICA-100A/B 环氧树脂结构胶粘剂(LICA胶)试件的温度稳定性较差,Sikadur-30 CN双组份环氧结构加固碳板胶(SIKA30胶)试件在55℃时承载力最高。随着温度升高,胶粘层的剪切强度、界面剪应力峰值和剪切刚度下降,胶粘剂的延性增加,峰值剪应力不影响试件的抗拉强度。温度对粘结-滑移关系的影响显著,HJY胶随着温度的升高,粘结-滑移本构的延性增加,破坏模式由脆性破坏变为延性破坏。研究表明:合理的耐高温胶应用于钢结构加固,能适应自然高温环境的不利影响。      

GFRP筋的拉伸性能劣化对其与海水海砂混凝土粘结性能的影响

研究了玻璃纤维增强树脂基复合材料(Glass fiber reinforced polymer,GFRP)筋的拉伸性能劣化对其与海水海砂混凝土(Seawater sea-sand concrete,SSC)粘结性能的影响。采用10 mm直径的GFRP筋,测试了3种不同温度下模拟SSC孔溶液中GFRP筋的拉伸强度随其浸泡时间的变化规律;并通过拉拔试验测试了经上述劣化后GFRP筋和SSC界面的粘结性能,分析了界面的破坏形态、粘结-滑移曲线特征及粘结强度的变化规律。试验结果表明：随着模拟SSC孔溶液中浸泡时间的增加,GFRP筋的拉伸强度逐渐降低。与未经浸泡的GFRP筋相比,在23℃、40℃和60℃下浸泡3个月后的GFRP筋的拉伸强度分别降低25%、29%和48%。GFRP筋的拉伸性能劣化会导致其与SSC界面的粘结强度下降。与未经浸泡的GFRP筋相比,在23℃、40℃和60℃下浸泡3个月后的GFRP筋与SSC的界面强度分别下降了8%、19%和38%。     

高温后新旧混凝土粘结的剪切性能研究

对先粘结后高温与先高温后粘结两种类型的129块Z形新旧混凝土粘结试件进行了直剪试验,主要考察了温度(常温到900℃)、冷却方式、界面粗糙度和界面剂对粘结面剪切性能的影响。在此基础上,得到了粘结面的剪切滑移曲线,给出了相应的统一计算公式,并建立了先高温后粘结类型的神经网络预测模型,较为系统地对高温后新旧混凝土粘结面的剪切性能进行了研究,以供工程参考。     

高温后CFRP筋及其粘结式锚固系统的力学性能

为明确高温后碳纤维增强树脂复合材料(Carbon fiber reinforced polymer,CFRP)筋材及其粘结型锚固系统的力学性能,以筋材的处理温度为试验参数,完成了12个筋材试件的轴向拉伸试验;以粘结式锚具的处理温度和粘结长度为试验参数,完成了36个试件的锚固性能试验。结果表明:对于筋材轴向拉伸试件,处理温度为100℃时,筋材静力性能与常温试件相比未发生明显变化,筋材经历200℃和300℃温升作用后,其抗拉强度、弹性模量和极限拉应变较常温试件分别下降了6.4%、8.2%、3.8%和16.6%、18.3%、8.3%;对于锚固性能试验,试件的粘结强度随处理温度和粘结长度的增加而降低,粘结长度一定时,处理温度为200℃与300℃试件的粘结强度较常温试件分别下降了31.5%~36.3%和44.2%~47.4%。建立了适于分析高温后CFRP筋轴向拉伸性能、粘结型锚固系统粘结强度及临界锚固长度的实用计算公式,且具较高精度。      

硫酸盐干湿交替对碳纤维增强环氧树脂-混凝土界面粘结性能的影响

为了研究硫酸盐腐蚀对碳纤维增强环氧树脂复合材料（CF/EP）-混凝土界面性能退化的影响。通过硫酸盐干湿交替加速腐蚀试验模拟硫酸盐环境,对硫酸盐腐蚀下CF/EP-混凝土界面粘结性能退化规律进行了研究。结果表明：硫酸盐干湿交替作用对CF/EP-混凝土界面的破坏形态影响较大;界面粘结性能（峰值剪应力、极限承载力和初始剪切刚度）随腐蚀时间呈先小幅增加后加速下降的趋势。在试验和已有界面理论的基础上,提出了考虑腐蚀时间的界面粘结-滑移模型,通过模型预测数据与试验数据的对比分析,该模型能够很好反映硫酸盐干湿交替作用下界面粘结性能退化规律。     

土工格栅用聚丙烯原料的高温拉伸特性

聚合物原料的高温拉伸过程是塑料土工格栅生产的关键环节,高温拉伸工艺参数的选取对土工格栅制品的使用性能有重要影响。通过"高温-室温两步拉伸"试验方法,对塑料土工格栅用聚丙烯原料先进行高温拉伸,冷却至室温后再测试其室温拉伸性能,得到高温时拉伸温度、拉伸速率和拉伸比等参数对聚合物高温和室温拉伸性能的影响规律。结果表明:随着拉伸温度的升高和拉伸速率的降低,聚丙烯原料高温流变应力明显下降,而拉伸比对高温应力-应变曲线影响较小;聚丙烯原料经高温拉伸处理后,在室温下断裂伸长率随高温拉伸时的温度升高而明显增加,而受高温拉伸速率的影响不大;高温拉伸时的温度、速率和拉伸比均存在一个合理区间,在该试验条件下,高温拉伸温度为110~130℃,拉伸速率为100~250mm·min-1,拉伸比为8~13时,聚合物材料呈现最佳室温拉伸性能。     

基于STC-SMA层间性能的沥青混合料设计与评估

为研究高韧性混凝土组合桥面沥青面层对层间黏结性能的影响，开展超高韧性混凝土（STC）-沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA）复合试件斜剪试验和拉伸试验，探究矿料级配、胶结料类型和环境温度等因素对层间力学性能的影响规律；经过多次冻融循环，评估水损害对层间黏结性能的劣化影响。结果表明，合理的混合料级配能提高STC-SMA黏结性能，SMA-13A级配层间黏结性能最佳；高弹高黏沥青胶结料有利于增强STC-SMA黏结性能，常温25℃和高温60℃条件下，相比SBS-SMA-13A,PG100-SMA-13A复合试件的层间剪切强度分别增加33.7%、55.9%，剪切断裂能分别增加41.2%和27.4%；层间拉伸强度分别增加15.5%、23.1%，拉伸断裂能分别增加27.0%、17.0%；环境温度对层间性能有显著影响，与常温相比，高温下STC-PG100-SMA-13A复合试件的层间剪切强度、拉伸强度的降幅分别为64.2%、77.5%。经过12次冻融循环后，PG100-SMA-13A复合试件的剪切强度、拉伸强度分别为1.75 MPa、1.00 MPa。PG100-SMA-13A无论是层间力学性能还是水稳定性均...     

恶劣环境下纤维增强聚合物片材拉伸性能

通过拉伸试验,研究了恶劣环境作用后纤维增强聚合物(FRP)片材的拉伸性能。试验参数包括恶劣环境类别和作用方式、FRP片材种类和层数。试验结果表明,常温环境下、冻融和干湿循环作用后,碳纤维增强聚合物(CFRP)片材和玻璃纤维增强聚合物(GFRP)片材的拉伸应力-应变关系近似为直线;常温环境下,CFRP片材和GFRP片材的拉伸强度和延伸率几乎不受片材层数的影响;冻融循环对GFRP片材的影响大于CFRP片材,冻融循环75次时,CFRP片材和GFRP片材的拉伸强度分别是未冻融的0.978倍和0.898倍,并且随着循环次数的增加,CFRP片材和GFRP片材拉伸强度逐渐下降;干湿循环作用对GFRP片材拉伸性能没有明显的影响。基于对有关文献及本文试验结果的分析,提出了恶劣环境下FRP片材拉伸强度的计算方法。