三维石墨烯-碳纳米管/水泥净浆的压敏性能

为了探索三维石墨烯-碳纳米管(G-CNTs)/水泥净浆的压敏性能,采用四电极法研究了荷载作用下GCNTs/水泥净浆的电阻率变化,并分析不同G-CNTs掺量、加载幅度、加载速度以及恒定荷载对电阻率变化的影响。研究表明:随着G-CNTs掺量的增加,电阻率呈先减小后稳定的变化趋势,在G-CNTs掺量由0.2wt%增加至1.6wt%时,电阻率下降51.8%;电阻率与温度呈负相关;G-CNTs掺量高于0.8wt%时可以显著提高水泥净浆的压敏性能,且电阻率变化率与应力应变有明显的对应关系,1.2wt%G-CNTs掺量下试件的应力灵敏系数和应变灵敏系数分别为2.3%/MPa和291;G-CNTs/水泥净浆电阻率变化率幅值随着加载幅度增大而相应增加,其电阻率变化率曲线在不同加载速度以及恒定荷载作用下均与应力-应变曲线一一对应,具有良好的压敏特性。     

钢渣混凝土压敏性研究及机理分析

为了确定钢渣混凝土是否具有感知应力的功能,研究了钢渣混凝土在不同荷载条件下的电阻变化规律,即压敏性.通过模拟试验测试了不同加载速率、循环加载、突然加载和卸载等加载条件下钢渣混凝土的压敏性.结果表明,随着钢渣掺量的增加,钢渣混凝土的压敏效应更加明显;压力较小时,电阻率随压力增大而迅速降低;压力增大到一定程度后,电阻率下降十分缓慢;压力达到极限荷载时,电阻率迅速升高;在循环加载情况下,第一次加载循环时钢渣混凝土电阻变化率高于第二次加载循环时的变化率.钢渣混凝土成本很低,制备方法简单,与碳纤维增强水泥一样具有良好的压敏性,因此具有较好的应用前景.     

钢纤维高性能轻骨料混凝土多轴强度和变形特性研究

为了研究钢纤维掺量和三轴应力比对高性能轻骨料混凝土破坏准则和本构关系的影响规律,进行了钢纤维全轻混凝土和钢纤维次轻混凝土多轴强度和变形特性的试验研究,考虑到试验机加载能力和新拌高性能轻骨料混凝土的工作性能,选取的钢纤维体积掺量为0、0.5%、1.0%和1.5%,试验加载路径有单轴拉、压,双轴等压和真三轴压。结果发现在单轴应力和低应力比条件下,钢纤维能够明显地发挥增强阻裂作用,随着钢纤维掺量的增加,中间主应力对极限抗压强度和峰值应变的影响越来越大,且钢纤维体积掺量对两种轻骨料混凝土应力-应变曲线下降段有一定的影响;在高应力比条件下,钢纤维体积掺量对峰值强度、峰值应变和应力-应变曲线下降段无明显影响,但对高应力比下轻骨料混凝土应力-应变曲线上特有的应力平台区域有较大的影响。考虑钢纤维含量特征参数的影响,对普通骨料混凝土的Kotsovos破坏准则进行了相应的修正,得出了适合钢纤维增强轻骨料混凝土的破坏准则表达式。     

复掺功能填料机敏混凝土的压阻响应

研究了碳纤维(CF)、镀铜钢纤维(SF)、多壁碳纳米管(MWCNTs)以及多层石墨烯纳米片(NGPs)等功能填料掺量对机敏混凝土28 d抗压强度、28 d电阻率及不同加载幅值与加载速率条件下压阻响应的影响.结果表明,CF与SF是影响机敏混凝土压阻性能的关键因素,掺入1.2％CF与4％SF时机敏混凝土的压阻响应尤为显著;当MWCNTs掺量大于0.5％ 时,机敏混凝土的电阻率与灵敏度均有所降低.与对比试样相比,掺0.03％N G Ps机敏混凝土力学强度提高了27％,电阻率降低了18％,灵敏度提高了5.66％.     

掺工业废弃料水泥砂浆压敏性能研究

选择具有良好导电性的钢屑和铁砂作为导电介质,制备得到水泥基复合材料,并在测定其抗压、抗折强度的基础上采用四电极法研究其压敏性能,分析研究了导电介质的掺量、加载速率以及循环荷载对其压敏性的影响。试验结果表明,钢屑和铁砂水泥基复合材料具备良好的力学性能与压敏性能;随着外荷载变化,钢屑砂浆的电阻率变化率呈二次曲线变化规律,铁砂砂浆的电阻率变化率呈近似直线变化规律。     

轴向压力作用下钢渣混凝土的压敏性研究

在不同加载速率、突然加载和卸载以及三向约束等加载条件下,钢渣混凝土具有良好的导电性和压敏性;随着钢渣掺量的增加,钢渣混凝土的压敏效应更加明显;施加压力较小时,电阻率随压力增大而迅速降低;压力增大到一定程度后,电阻率下降十分缓慢;压力达到极限荷载时,电阻率迅速升高;受到三向约束时,钢渣混凝土仍然具有压敏特性,相对于单轴受?其压力敏感性较低.     

不同加载速率下高性能水泥基复合材料断裂性能研究

为研究加载速率对高性能水泥基复合材料(High-performance cement-based composites,HPCC)断裂性能的影响,本研究对带预制裂缝的HPCC矩形梁进行了三点弯曲测试.以裂缝嘴张开位移(Crack mouth opening displacement,CMOD)为加载控制参数,加载速率分别为0.001 mm/s、0.01 mm/s和0.1 mm/s,试件内钢纤维体积掺量分别为0％和2％(均为质量分数).基于荷载-裂缝嘴张开位移(P-CMOD)曲线分析了第一裂纹应力、弹性模量、弯曲强度、失稳韧度以及断裂能等一系列断裂特征参数随加载速率的变化规律.试验结果表明:(i)第一裂纹应力和弹性模量几乎不受钢纤维含量和加载速率的影响;(ii)HPCC弯曲强度与应变率比呈对数关系,且含钢纤维HPCC的弯曲强度率效应更明显;(iii)含钢纤维HPCC的失稳韧度和断裂能有很大程度的提升,但其对加载速率的敏感性较低.掺钢纤维能够有效提高HPCC材料抵抗冲击荷载的能力.     

高温条件下钢纤维混凝土动态抗压性能试验研究

应用分离式霍普金森压杆和电阻式高温加热炉对不同纤维掺量(1%,2%)的钢纤维混凝土试件进行了不同温度条件下(20℃,200℃,400℃,600℃,800℃)的动态压缩试验,获得了不同温度条件下该种材料的动态应力-应变曲线,得到了相应的动态抗压强度和峰值应变。试验结果表明,钢纤维混凝土具有明显的应变率强化效应和温度损伤效应。在各试验温度下,钢纤维混凝土的动态抗压强度随着应变率的增大而提高;同一加载速率下,钢纤维混凝土的动态抗压强度随着试验温度的升高大幅度降低;相比于普通混凝土,钢纤维混凝土的抗冲击性能显著提高。     

钢纤维聚合物混凝土抗压本构关系

钢纤维聚合物混凝土是由聚合物混凝土基体和钢纤维共同组成的纤维增强复合材料，它的力学行为不仅依赖于聚合物混凝土基体的行为，而且与钢纤维的掺量、分散特征以及钢纤维的几何尺寸有关，本文将基于损伤力学原理研究在不同纤维掺量下的钢纤维聚合物混凝土的全程压力-应变曲线及其本构模型。     

纤维对超高性能混凝土残余强度及高温爆裂性能的影响

采用普通原材料制备56 d龄期抗压强度为140~160 MPa的空白组超高性能混凝土、钢纤维超高性能混凝土及混杂纤维超高性能混凝土,测定其遭受高温作用后的残余抗压强度和劈裂抗拉强度,并对100%含湿量的混凝土试块进行高温爆裂试验。此外,测定大小2种加热速率对超高性能混凝土高温爆裂行为的影响。结果表明:所配制混凝土的残余抗压强度均随着目标温度的升高呈现先增大再降低的趋势,800℃高温后的残余抗压强度约为常温强度的30%。钢纤维与混杂纤维混凝土的残余劈裂抗拉强度亦呈现先升高再降低的趋势,800℃高温后的残余劈裂抗拉强度分别为常温强度的15.1%和35.4%。空白组混凝土的残余劈裂抗拉强度随着目标温度的升高而单调下降,800℃高温后的强度值约为常温强度的20.3%。7.5℃/min加热速率下,100%含湿量的3种混凝土试块均发生了严重高温爆裂,单掺钢纤维可以改善超高性能混凝土的高温爆裂,但不能避免爆裂的发生,而混杂纤维对超高性能混凝土高温爆裂的改善效果并未显著优于钢纤维。2.5℃/min加热速率下,混杂纤维可避免部分超高性能混凝土试块发生爆裂。      

钢纤维对超高性能混凝土干燥收缩的影响

研究了在(20±2)℃、相对湿度为(50±5)%的环境中钢纤维体积掺量为0%、1%、2%和3%的超高性能混凝土(UHPC)的干燥收缩。结果表明:UHPC在前7d的干燥收缩发展速率较快,7d后发展速率逐渐减缓;但当钢纤维掺量超过2%后,钢纤维对干燥收缩的改善作用明显降低,相比钢纤维掺量为2%的UHPC,3%掺量UHPC的干燥收缩仅仅降低了1.5%。钢纤维高弹模及它与基体的界面粘结有效降低了混凝土的干燥收缩,但钢纤维掺量过多可导致多孔薄弱的界面区增加,从而使其对混凝土的收缩抑制作用减小。粉煤灰对超高性能混凝土干燥收缩的抑制作用大于矿粉。提出的新的数学拟合指数公式相比于文献中常用的ACI和王铁梦公式与实测结果吻合度更好。     

乙炔炭黑水泥基复合材料的压敏性

为探讨乙炔炭黑水泥基复合材料的压敏性 , 验证了利用基于埋入式环状电极的四电极法测试复合材料电阻的可行性; 研究了一次加载至破坏时乙炔炭黑水泥基复合材料的电阻率变化规律 , 并通过在弹性阶段的加载考察了乙炔炭黑水泥基复合材料压敏性的重现性 ; 分析了测试电流和试件偏压对压敏性的影响。研究结果表明 ,基于埋入式环状电极的四电极法测试压敏水泥基材料的电阻误差小于 10 % , 用于复合材料电阻的测试是可行的。掺量 15 vol %的乙炔炭黑水泥基复合材料一次加载至破坏 , 电阻率变化率最大可达 55 % , 弹性阶段电阻率变化率可达 35 %以上 , 且其压敏性基本不受测试电流和试件偏压的影响。乙炔炭黑是制备具有高感知灵敏度的压敏水泥基材料的一种有效功能组分。     

碳纤维增强PEEK树脂基复合材料的单轴时相关循环特性实验研究

通过对碳纤维/PEEK复合材料(纤维体积分数30%)的单调拉伸、 应力控制循环、 应变控制循环实验, 对该材料的应力、 应变循环特性以及棘轮行为的率相关、 时相关特性进行了系统的研究。研究表明: 与PEEK树脂基体材料相比, 加入碳纤维使材料的抗蠕变性能有所提高。在应变控制循环实验中, 响应应力幅值与应变加载速率和应变加载幅值密切相关; 在应力松弛效应的影响下, 响应应力幅值随着应变峰值保持时间的增加而减小。室温下, 碳纤维/PEEK复合材料在非对称应力循环中产生明显的棘轮应变, 并且对加载应力幅值和平均应力具有明显的依赖性, 此外, 当在较低的加载速率和具有一定峰值保持时间情况下, 棘轮应变显著增强。      

钢纤维再生粗骨料混凝土受压声发射特性与损伤演化

为了探究钢纤维掺量(体积率0、0.8%、1.5%)对C30再生粗骨料混凝土(质量分数取代率0、100%)基本力学性能的影响，结合声发射特征参数和应力-应变曲线来描述钢纤维再生粗骨料混凝土在轴心受压过程中的损伤演化规律。试验结果表明，通过对声发射损伤定位、撞击计数与能量计数分析，可实现钢纤维再生粗骨料混凝土轴心受压破坏从累计损伤到微裂缝演变，再到宏观裂缝扩展的全过程动态监测，不同钢纤维掺量再生粗骨料混凝土与普通混凝土试件在加载过程中损伤点的密集集中位置与试件最终破坏位置相符；基于声发射累计撞击计数建立的混凝土损伤模型可用于分析钢纤维再生粗骨料混凝土的损伤演化规律。     

钢纤维对掺花岗岩石粉UHPC的增强增韧:磷酸锌改性和纤维形状的影响及机理

采用自制的单根钢纤维拉拔试验装置等,通过拉拔试验和SEM-EDS等试验,开展钢纤维的磷酸锌(ZnPh)改性及其形状对在蒸压养护条件下的掺花岗岩石粉超高性能混凝土(UHPC)增强增韧影响机理的研究。所研究钢纤维形状包括:镀铜平直型S、镀铜单折线端钩型G1、镀铜双折线端钩型G2和镀铜波浪型L。研究表明,钢纤维的机械咬合力起主导作用,钢纤维平均粘结强度与拔出功大小顺序均为:G1G2LS。ZnPh改性后,钢纤维表面变粗糙,这增强了钢纤维与UHPC基体间的化学粘结力和静摩擦力,从而提高了钢纤维在UHPC中的平均粘结强度和拔出功。在UHPC韧性的提高方面,采用ZnPh改性,对S钢纤维最明显,而对异型钢纤维(G1、G2和L)则不明显。     

超高性能混凝土流变特性及其对纤维分散性的影响

优异的分散性能是纤维充分发挥增强增韧作用的关键。为了明确高掺量钢纤维在超高性能混凝土(UHPC)中的分散特征并提高纤维的分散性,采用抗压强度、抗弯强度等力学性能试验、混凝土流变仪以及图像分析技术,分别研究了降粘掺合料、钢纤维掺量对UHPC力学性能、流变性能以及纤维分散性能的影响。结果表明:降粘掺合料对UHPC力学性能无明显提升作用,但可显著降低UHPC基体的屈服应力和塑性粘度,同时可降低钢纤维导致的屈服应力和塑性粘度增加幅度;随着纤维掺量的增加,纤维轴向取向系数和有效利用率降低,而降粘掺合料可提高纤维轴向取向系数和有效利用率;UHPC基体的流变性能、纤维分散性能以及力学性能三者密切相关,基体流变参数越小,纤维轴向取向系数越高、纤维有效利用率越高,则UHPC力学性能越好。     

基于钢纤维掺量的混凝土的冲击性能研究

为了研究钢纤维掺量对高性能混凝土冲击性能的影响,本试验通过改变纤维掺量,依照ACl544．2R的纤维混凝土性能测试方法,对不同钢纤维掺量的试件进行研究。结果发现：在纤维掺量从0-25kg／m3变化时,钢纤维高性能混凝土的冲击性能随纤维掺量的增加而增强,但超过25kg／m3后其冲击性能降低。     

钢纤维地质聚合物混凝土冲击力学性能研究EI北大核心CSCD

通过控制粉煤灰、矿渣用量制备基准强度分别为C50、C60和C70的普通地质聚合物混凝土试件,再掺入不同体积量(0.3%, 0.6%, 0.9%和1.2%)的钢纤维制备出钢纤维地质聚合物混凝土试件。采用霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar, SHPB)对试件在不同冲击气压(对应不同应变率)下的抗冲击性能进行研究,探讨钢纤维掺量、应变率及混凝土基准强度对试件动态抗压强度和韧性指数的影响;采用ABAQUS软件进行数值模拟,对模拟与试验结果加以分析和验证;建立钢纤维地质聚合物混凝土动态应力-应变本构模型。结果表明:各组试件的动态抗压强度随着应变率、混凝土基准强度地提高逐渐增大,而钢纤维掺量仅对强度较低地质聚合物混凝土产生较大影响;应变率的提高使试件完整性逐渐变差,而随着钢纤维掺量与混凝土基准强度的提高,试件完整性逐渐变好,冲击耗能与韧性逐渐增加;数值分析与试验结果吻合较好,验证了结果的可靠性;钢纤维地质聚合物混凝土动态应力-应变本构模型计算结果与试验结果整体吻合较好,可用于预测冲击荷载下钢纤维地质聚合物混凝土的力学性能。     

弯曲荷载与酸雨侵蚀共同作用下钢纤维混凝土的耐久性能

利用拉杆加载系统对钢纤维混凝土试件施加弯曲荷载,开展弯曲荷载作用下钢纤维混凝土的酸雨干湿循环试验,研究钢纤维掺量以及应力状态、应力水平对钢纤维混凝土酸雨侵蚀作用下中性化深度的影响规律。结果显示:弯曲拉应力加速了混凝土的中性化速度,一定水平下的弯曲压应力对于混凝土的中性化起到了抑制作用。钢纤维混凝土在承受弯曲荷载作用下的中性化弯曲应力影响系数与应力水平之间的关系符合二次多项式。钢纤维能够降低弯曲拉应力对基体混凝土酸雨侵蚀速度的影响,在本实验所选用的几种掺量中,当钢纤维掺量为1.5%时,这种降低效果最明显。但是钢纤维对弯曲压应力引起的混凝土酸雨侵蚀中性化深度变化无显著影响。     

弯曲荷载与酸雨侵蚀共同作用下钢纤维混凝土的耐久性能

利用拉杆加载系统对钢纤维混凝土试件施加弯曲荷载,开展弯曲荷载作用下钢纤维混凝土的酸雨干湿循环试验,研究钢纤维掺量以及应力状态、应力水平对钢纤维混凝土酸雨侵蚀作用下中性化深度的影响规律。结果显示:弯曲拉应力加速了混凝土的中性化速度,一定水平下的弯曲压应力对于混凝土的中性化起到了抑制作用。钢纤维混凝土在承受弯曲荷载作用下的中性化弯曲应力影响系数与应力水平之间的关系符合二次多项式。钢纤维能够降低弯曲拉应力对基体混凝土酸雨侵蚀速度的影响,在本实验所选用的几种掺量中,当钢纤维掺量为1.5%时,这种降低效果最明显。但是钢纤维对弯曲压应力引起的混凝土酸雨侵蚀中性化深度变化无显著影响。