新型玄武岩FRP布加固混凝土结构性能试验

为研究新型玄武岩纤维增强复合材料(FRP)布加固混凝土圆柱结构性能,制作了12根试件并进行轴心受压试验,通过改变不同粘贴层数,分析了混凝土柱承载力、延性的变化,以及玄武岩FRP布约束混凝土作用机理。结果表明,粘贴玄武岩FRP布加固结构,可以有效改善结构的力学性能,提高混凝土极限强度和极限应变,提高加固墩柱的承载能力;随着玄武岩FRP布层数增加,混凝土的延性得到较大改善,外贴1~3层玄武岩FRP布加固时,混凝土柱的延性提高幅度约为30.9%~80.7%;玄武岩FRP布约束力主要是在混凝土受压后达到屈服应力时产生;采用玄武岩FRP布进行结构加固,并不是粘贴层数越多加固效果越好。     

基于长宽比变化的FRP加固混凝土轴压矩形柱的试验研究

制作了16根FRP加固混凝土矩形短柱进行轴压试验,按长宽比值不同分成4组,每组4个构件,其中1个未加固,2个无间隙粘贴FRP环向围束加固,1个有间隙粘贴FRP环向围束加固。通过考虑柱截面长宽比、FRP材料类型、粘贴方式等因素的变化,分析探讨了加固前后柱的承载力、延性、破坏形式等。试验表明,长宽比值在提高柱的极限承载力方面影响较大,而在提高柱的延性方面影响较小。根据试验数据对我国混凝土加固规范推荐的公式进行对比,提出了FRP有间隙粘贴环向围束的强度模型。     

固化速度及界面环境对环氧界面剂性能的影响

综合考查了3种不同固化速度的环氧界面剂、未加界面剂及老混凝土有无明水等情况对新老混凝土粘接界面抗折性能的影响,对比分析了各种情况的界面粘接效果及界面破坏形式。结果表明,老混凝土界面无明水时,环氧界面剂作用较明显,且随着环氧界面剂固化速度减慢,界面剂粘接强度增加;老混凝土表面有水时,环氧界面剂作用效果较差,固化速度较快的界面剂形成了新的弱界面,其不适用于有水环境;新老混凝土用环氧界面剂的界面粘接强度与其界面破坏形式密切相关。     

剑麻/FRP废渣/UP复合材料制备及性能研究

采用硅烷偶联剂KH-550和KH-570分别对纤维增强复合材料(FRP)废渣进行表面处理。制备了剑麻纤维/FRP废渣增强不饱和聚酯树脂复合材料。研究了FRP废渣的表面处理方式、FRP废渣含量和剑麻纤维含量对复合材料力学性能、吸水性和热性能等影响。结果表明,经过偶联剂处理的复合材料的力学性能和热稳定性均增强。当FRP废渣质量分数为30.0%,剑麻纤维质量分数为10.0%时,经KH-570处理复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度分别提高22.8%,21.4%和19.2%。FRP废渣经过偶联剂处理后,复合材料的吸水性降低。     

倒角半径对FRP加固混凝土柱力学性能影响的试验研究

设计制作了普通钢筋混凝土受压短柱试件,分成5组进行试验,每组的倒角半径分别为0、10mm、30mm、50mm、70mm。每组又分别按照未加固和粘贴不同层数的FRP进行分类,试验在500T的液压试验机上进行。试验结果表明,倒角半径的大小和FRP布粘贴层数能均影响混凝土柱的强度和延性,具体表现在当倒角半径和纤维布层数在合理范围内时能提高其强度和延性,当二者过大时,不论其强度和延性都会降低,且表现为脆性的剥离破坏。     

FRP筋与混凝土粘结性能的试验研究及数值模拟

研制加工了一种新型的螺纹状表面粘砂复合材料(FRP)筋,通过对称拉拔试验,对FRP筋与混凝上的粘结机理、破坏机理、粘结强度和滑移性状进行了较为深入的研究.研究结果表明,该螺纹状表面粘砂FRP筋粘结力仍然由摩擦力和机械咬合力提供,但相对而言,摩擦力起主要作用.其破坏机理不是由于FRP筋的外缠肋发生损坏或者与核心处FRP发生剥离.而是FRP筋表面螺纹凸起部分与核心处FRP筋发生剪切滑移,表面粘砂层研磨成粉状,成纵向剪切破坏.荷载-滑移曲线(P-s曲线)在达到峰值点以后下降段比传统螺纹状钢筋平缓,效果更好.与混凝土的粘结强度略低于螺纹钢筋,但明显大于光圆FRP筋.最后,利用ANSYS有限元软件对螺纹状表面粘砂FRP筋混凝土试件进行了数值模拟,模拟结果与试验结果吻合较好,可以得到较为准确的极限状态值,能够用来较为准确的模拟粘结滑移的受力过程.     

改性低热硅酸盐水泥制备水工混凝土界面剂

选用了嘉华特种水泥股份有限公司生产的改性低热硅酸盐水泥掺入辅助材料制备出应用于水工新老混凝土结合面的界面剂,通过与中热水泥拌和的混凝土进行基础性能比对,该界面剂具有良好的抗压、劈拉强度,且弹性模量与中热水泥混凝土相匹配;采用不同界面剂进行新老混凝土的结合面粘结效果对比,该界面剂粘结性能优异。     

加固混凝土梁的GFRP板抗拉强度与界面切应力

 为了研究玻璃纤维布的拉伸强度,通过5个涂浸渍胶和未涂胶的试件进行了轴向拉伸实验。结果表明,环氧 树脂不仅有粘贴和保护玻璃纤维布的作用,而且能够提高其拉伸强度。为进一步分析玻璃纤维强化塑料(GFRP)板对 加固结构的影响,特制备9个单层GFRP板加固混凝土梁试件,对其进行四点弯曲加载实验,并在其中一个试件的 GFRP表面粘贴了应变片,进行电测跟踪测试,从而得到结构损伤破坏过程曲线和应变片粘贴处的应变值。对比两种 实验得知,GFRP板轴向拉伸强度比四点弯曲实验得到的强度大。又由测试数据和力学模型,得到FRP板轴力以及与 混凝土间界面上的切应力分布曲线。     

减缩剂改性新老混凝土修补界面层的细观结构与粘结强度

针对既有界面剂在新老混凝土修补中的缺点,以国产减缩剂对水泥砂浆界面剂进行改性,配制不同界面剂,分别对花岗岩石板和老砂浆界面进行修补,测试粘结强度,并观察细观结构。对比试验表明,减缩剂可有效改善界面层的宏观性能与细观结构,界面粘结强度显著提高。     

玻璃纤维与聚丙烯界面性能的研究

利用小跨度变曲的方法研究了玻璃纤维增强PP复合材料的层间剪切强度(ILSS)。进行了偶联剂的评选,考察了偶联剂和接核物PP-g-MAH用量对层间剪切强度的影响。试验表明,玻璃纤维经偶联剂处理后,提高了与PP的层间剪切强度,PP-g-MAH在玻璃纤维与PP之间起到了较好的增容作用,研究了接技物PP—g—MAH的增容效果。     

复合体系中微观相界面对材料性能的影响 Ⅱ反应性偶联剂体系对HDPE/CaCO_3的增韧效果

根据高密度聚乙烯/碳酸钙(HDPE/CaCO_3)复合体系中各种相界面的特征,把CaCO_3和偶联剂之间通过某种物理化学作用所形成的相界面称之为第1相界面,把偶联剂和HDPE基体之间通过缠绕等作用所形成的相界面称之为第2相界面,考察了反应性偶联剂和助偶联剂对HDPE/CaCO_3复合体系中第2相界面的强化作用及其对复合体系增韧效果的影响。结果表明,反应性偶联剂和助偶联剂在体系中的反应可实现对偶联剂分子链的延长,其结果不仅使HDPE树脂的脆韧转变提前,而且使HDPE/CaCO_3复合体系的韧性大大提高,最高可达基体树脂的12倍左右;CaCO_3对HDPE树脂的增韧行为主要受偶联剂的种类和CaCO_3的添加方法的影响,在使用同种偶联剂处理的情况下,基体树脂的韧性等因素均不会改变其对HDPE树脂的增韧效果和倾向;在本研究使用反应性偶联剂和助偶联剂的条件下,发现基体树脂的分子量较低时,HDPE/CaCO_3复合体系的缺口冲击强度提高较大。     

新型硅烷偶联剂的合成及其对有机硅密封胶性能的影响

合成出两种含氰基和仲胺基的新型硅烷偶联剂,分别用IR、1H-NMR和元素分析对其产物结构进行了表征.研究了添加新型硅烷偶联剂对有机硅密封胶力学性能、粘接性能以及表面可修饰性的影响,并与传统的硅烷偶联剂进行了对比.结果表明,在有机硅密封胶的制备配方中,适量添加该种新型硅烷偶联剂,可显著加快其交联速率,并大幅度提高力学性能以及对混凝土、玻璃、铝的粘接强度.同时可显著改善有机硅密封胶的表面可修饰性.力学性能的提高可用交联密度和分子间作用力来解释,而粘接性能和可涂覆性的改善则归因于极性氰基的作用.     

纳米碳化硅改性聚四氟乙烯复合材料的摩擦磨损性能

采用不同偶联剂对纳米碳化硅进行表面处理后,制备了聚四氟乙烯/纳米碳化硅复合材料,考察了偶联剂种类和含量随载荷变化对复合材料摩擦磨损性能的影响,并利用扫描电子显微镜观察和分析了复合材料磨损表面形貌及其磨损机理。结果表明,经表面处理的纳米碳化硅填充后的复合材料硬度和摩擦磨损性能均有提高,以钛酸酯偶联剂（NDZ101）处理效果最好;随着偶联剂含量的增大,钛酸酯偶联剂（NDZ101）处理的复合材料的磨损量和摩擦因数均增大,偶联剂最佳含量为填料质量的1 %;偶联剂处理后的纳米碳化硅与基体之间形成了良好的界面,复合材料的磨损以黏着磨损和磨粒磨损为主。     

大分子偶联剂对PE／氢氧化铝阻燃复合材料性能的影响

研究了用小分子硅烷偶联剂及所合成的大分子偶联剂表面改性的氢氧化铝(ATH)对其填充的聚乙烯阻燃复合材料性能的影响，并对拉伸之后的复合材料的微观形态进行了表征。研究发现，大分子偶联剂对阻燃材料的力学性能的改善效果比小分子偶联剂要好，同时大分子偶联剂还提高了材料的热稳定性。     

偶联剂对竹材表面润湿性及胶合强度的影响

利用3种硅烷偶联剂KH550、KH560及KH602和1种偶联剂HMR处理竹材表面,考查了偶联剂对竹材表面性能及粘接性能的影响。结果显示,偶联剂HMR、KH560及KH602可以提高竹片的表面自由能,改善竹片的表面润湿性能;而KH550处理竹片后降低了竹片的表面自由能,竹片的表面润湿性变差。但是4种偶联剂均能提高竹片的胶合强度。综合价格与性能因素,偶联剂HMR的使用效果最好。     

偶联剂对聚丁烯–1/碳酸钙复合材料性能的影响

采用硅烷、铝酸酯和钛酸酯偶联剂对碳酸钙进行表面处理,并以聚丁烯–1为基体制备了聚丁烯–1/碳酸钙复合材料,研究了这3种偶联剂对复合材料性能的影响。结果表明,钛酸酯和铝酸酯偶联剂对碳酸钙改性的效果最好,其中铝酸酯偶联剂改性的碳酸钙接触角最大,对复合材料的增韧效果最明显,当铝酸酯偶联剂改性的用量为碳酸钙的1.5%时,改性后的碳酸钙接触角可达162.4°,相应的复合材料缺口冲击强度由未改性时的21.5 k J/m2提高至31.7 k J/m2。对铝酸酯偶联剂改性碳酸钙填充的复合材料的结晶性能及微观结构进行了分析与表征,发现铝酸酯偶联剂改性碳酸钙能够提高聚丁烯–1的结晶度,在基体内形成紧密堆积的细小球晶;铝酸酯偶联剂改性碳酸钙在聚丁烯–1中的分散性较佳,无明显团聚现象,与聚丁烯–1界面结合能力强,能够吸收形变功,提高复合材料的韧性。     

硅烷偶联剂对玻纤/聚丙烯复合材料的影响

分别选用KH550、KH570两种硅烷偶联剂处理无碱无捻粗纱,采用挤出、注塑成型技术制备玻纤增强聚丙烯复合材料,对复合材料进行了分析和研究。结果表明：硅烷偶联剂具有提高GF/PP复合材料性能的作用。SEM显示KH570处理GF与PP基体之间形成了良好的界面,界面层起到很好的应力传递作用,达到良好的增强效果。     

树脂-水泥界面改性的多尺度表征

为从多尺度层次探明水泥基体与透明树脂界面以及偶联剂对界面的改性作用,利用硅烷偶联剂A-151和液体铝酸酯偶联剂处理水泥与树脂界面,采用抗拉和斜剪、显微硬度、FTIR和ESEM等测试手段从宏观、细观、微观尺度来表征界面的粘结强度、显微硬度、微观形貌和化学反应.结果表明:在宏观方面,硅烷偶联剂A-151和液体铝酸酯偶联剂能大幅提高树脂-水泥界面抗拉和斜剪强度,28 d强度至少提高73%和40%.在细观方面,偶联剂改善了透明树脂与水泥基体界面显微硬度,特别是在界面-10~10 μm区间内,且降低透明树脂"性能减弱区域"厚度达100 μm.在微观方面,硅烷偶联剂A-151、液体铝酸酯偶联剂与水化硅酸钙CSH中羟基OH反应分别生成Si-O-Si键和Al-O-Si键,偶联剂促使水泥净浆与透明树脂更好地融合,极大地改善了界面粘结情况.     

Effects of solvent and temperature on the coupling agent/epoxy resin interface

Increased wetting of the coupling agent/epoxy resin interface was observed when γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, polyfunctional aminosilane and γ-aminopropyltriethoxysilane were applied respectively from methyllethylketone, dimethylformamide and water on woven glass cloths which had been cleaned at 300°C. However, when factory-applied coupling agents were burnt off the woven cloths and fresh coupling agents re-applied, it was found that the nature of the factory-applied coupling agent influenced subsequent wetting. Thinner glass fibres showed a greater improvement in wetting rate than thicker fibres in those solvents identified to be good for improved wettability, irrespective of the heat-cleaning temperature.     

玻璃纤维增强环氧基复合界面介电性能的研究

通过介电性能试验和理论计算研究了偶联剂对玻璃纤维／环氧复合界面层介电性能的影响。对玻璃纤维经偶联剂处理前后表面自由能和浸润活化能等进行了研究分析，探讨了偶联剂对玻璃纤维／环氧复合界面介电性能的影响机制。