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。     

玄武岩织物网格-纤维水泥基复合层拉伸性能试验研究

玄武岩织物-纤维水泥基复合材料(BFRP-FRCM)复合层具有拉伸应变硬化、多裂缝破坏、变形能力好等优势,已成为当前结构修复与加固工程的首选材料之一。通过单轴拉伸试验研究不同FRCM配比、不同纤维种类和不同玄武岩网格层数对复合层拉伸力学性能的影响。结果表明:BFRP-FRCM复合层在掺入PVA(聚乙烯醇)纤维、PE(聚乙烯)纤维时具有明显的拉伸应变硬化效应,掺入PP(聚丙烯)纤维的复合层试件呈现拉伸软化效应。掺入PE纤维的BFRP-FRCM复合层最大极限拉应变可达3.95%,远高于普通砂浆材料的极限拉应变。复合层的纤维网格掺入量存在最优值。     

混杂碳纤维/玄武岩纤维塑料筋的张拉力学性能

实验研究了碳纤维、玄武岩纤维及其不同混杂比增强乙烯基树脂复合筋的张拉力学性能。结果表明,混杂复合筋的断裂应变随玄武岩纤维含量的增加逐渐增大,且均大于单一碳纤维复合筋的断裂应变,呈现正的混杂效应;弹性模量则随碳纤维相对含量的增大而增大,基本符合混合定律,而混杂筋的拉伸强度的实验值则高于理论值。     

FRP环向加固木柱轴心受压性能试验研究

提供了15根FRP环向加固木柱的轴心抗压性能试验数据,详细探讨了受载后试件的工作机理和破坏模式,试件的设计参数为FRP的层数和FRP的类型,分析了各设计参数对加固木柱承载力和峰值应变的影响。试验结果表明,FRP环向加固木柱可提高木柱的抗压承载力,改善木柱的延性。在极限荷载以前,加固木柱的荷载-应变关系曲线基本保持线性变化,在极限荷载以后曲线为近似理想塑性。加固木柱的承载力和峰值应变随加固层数的增加而增加。3层GFRP可提高木柱承载力和峰值应变分别达21.82%和94.95%。试件的极限荷载和轴向应变随环向FRP的弹性模量的增加而增加,但增幅逐渐变缓。加固木柱达到极限荷载时,环向加固层没有出现拉断现象,其环向应变并未达到环向加固层的极限应变,仅为FRP极限拉应变的10%左右。木柱的破坏始于木纤维的弯曲变形,环向FRP可有效约束这种变形的发展,这是改善木柱轴心受压性能的主要原因。所有试件的破坏模式都表现为木柱产生错动变形,被完全压皱破坏。     

RC桥墩的FRP延性加固设计方法研究

为了制定经济合理的钢筋混凝土(RC)墩柱的纤维增强复合材料(FRP)抗震延性快速加固方案,提出了基于目标位移延性系数提高指标的FRP抗震延性加固设计方法,并建立了加固墩柱宏观力学性能参数(位移、延性系数)与材料性能参数(FRP约束混凝土极限压应变、FRP配箍率、FRP有效极限抗拉强度、FRP有效极限拉应变)之间的力学计算模型。进一步应用所提出的计算模型,结合有限元数值模拟技术,得到FRP约束圆形和矩形墩柱受力性能的分析结果,并与试验结果进行对比。结果表明,提出的FRP延性加固设计方法可较正确地计算加固RC墩柱的受力性能、FRP片材配箍率或加固厚度,并验证了考虑箍筋和FRP共同约束作用的Seible FRP约束混凝土极限压应变计算模型的合理性。     

冻融循环作用下嵌入式BFRP筋与混凝土粘结性能研究

为探究高寒地区冻融循环作用对嵌入式FRP加固混凝土界面粘结耐久性能的影响,针对玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)筋嵌入式加固混凝土结构,通过采用环氧树脂胶(EP)和高韧性纤维增强水泥基复合材料(ECC)作为粘结材料的嵌入式FRP筋-从混凝土中拉拔试验,分析冻融循环作用下嵌入式FRP-混凝土相邻层之间的破坏模式和粘结退化机理,研究冻融循环次数、粘结材料、混凝土基体性能对粘结性能的影响。结果表明:不同侵蚀条件下试件破坏模式基本表现为胶基体与混凝土剪切破坏、胶基体劈裂破坏、毗邻混凝土-胶界面混凝土薄层剪切破坏、ECC基体与混凝土剪切破坏、FRP与ECC界面粘结破坏五种破坏模式,试件的极限粘结承载力随着循环次数的增加而呈不同程度的下降,50次循环内对试件粘结性能的影响较小,ECC试件相比环氧树脂胶试件,粘结承载力低,但表现出良好的延性。     

BFRP筋轴心受压力学性能试验研究

为详细考察玄武岩纤维增强复合筋(BFRP)的轴心受压力学性能,设计制作了36个受压试件,测试BFRP筋的受压破坏模式、抗压强度、压缩弹性模量、压缩变形率,研究直径、长细比、破坏模式对BFRP筋受压力学性能的影响.试验结果表明,BFRP筋的受压破坏模式分为剪切、胀裂、失稳三种,以剪切破坏为主;受压应力—应变关系为线弹性,...     

氯盐干湿循环作用下嵌入式CFRP筋与混凝土界面粘结性能研究

海岛工程建设中,潮汐作用下的海水干湿循环是影响纤维增强复合材料(FRP)加固混凝土结构耐久性能的主要因素之一。针对碳纤维增强复合材料(CFRP)筋嵌入法加固混凝土结构,通过CFRP筋从混凝土块中的拔出试验研究高性能纤维增强水泥基复合材料(HPFRC)和环氧树脂胶作为加固粘结材料时,海水干湿交替循环作用下嵌入式CFRP筋与混凝土界面的粘结性能,并对其破坏模式、极限粘结承载力进行分析。结果表明:环氧树脂胶作为粘结材料时,随干湿交替循环次数的增加,极限粘结承载力略有下降;而HPFRC作为粘结材料时,干湿循环90 d内的极限粘结承载力得到持续增长,可以达到作为粘结材料时极限承载力的70.3%,因此HPFRC可以作为粘结材料应用于潮汐环境下的FRP筋嵌入法加固海工混凝土结构中。     

混凝土结构用纤维增强塑料筋的力学性能Ⅰ.实验研究

纤维增强塑料筋的较差延伸性及其脆断的破坏模式是从材料性能上阻碍其替代传统的钢筋而广泛应用于混凝土结构中的一个主要原因.本文以解决这个问题为目标,提出了一种简单的成型方法:即在纤维拉挤芯材的外面按一定角度缠绕一定层数的纤维,制成新的FRP缠绕筋.这种FRP缠绕筋的拉伸性能呈明显的双线性,即应力在通过名义屈服点后,继续按线性规律随应变的增加而增加,直至应变达到极限.极限强度和应变都高于屈服点的应力和应变.本文还考察了纤维缠绕角度和缠绕层数对FRP筋拉伸性能的影响 .     

混凝土结构用纤维增强塑料筋的力学性能Ⅰ.实验研究

纤维增强塑料筋的较差延伸性及其脆断的破坏模式是从材料性能上阻碍其替代传统的钢筋而广泛应用于混凝土结构中的一个主要原因.本文以解决这个问题为目标,提出了一种简单的成型方法:即在纤维拉挤芯材的外面按一定角度缠绕一定层数的纤维,制成新的FRP缠绕筋.这种FRP缠绕筋的拉伸性能呈明显的双线性,即应力在通过名义屈服点后,继续按线性规律随应变的增加而增加,直至应变达到极限.极限强度和应变都高于屈服点的应力和应变.本文还考察了纤维缠绕角度和缠绕层数对FRP筋拉伸性能的影响 .     

钢丝-连续玄武岩纤维复合板及其力学性能研究

简易制作了钢丝一连续玄武岩纤维复合板试件及其单向拉伸试验装置,通过单向拉伸试验,测试分析了该复合板的力学性能。结果表明钢丝一连续玄武岩纤维复合板具有较好的力学性能：当试样钢丝体积分数为20．6％时,其复合板弹性模量为99．8GPa,比纯CBF复合板试样提高12．9‰且抗拉强度也提高9．6％;同时成本降低35‰因此是一种高性价比的加固材料。     

混杂FRP复合材料单轴拉伸性能研究

为制备优异综合性能的混杂FRP(Fiber Reinforced Plastic/Polymer)复合材料,本文试验研究了芳纶、玄武岩、玻璃纤维与碳纤维混杂复合材料的单轴拉伸力学性能,分析了纤维种类、碳纤维相对体积含量、铺层方式等混杂参数对混杂效应的影响。结果表明,HFRP(Hybrid FRP)复合材料的单轴拉伸弹性模量基本符合混合定律,层间混杂FRP复合材料均表现出良好的混杂效应。当碳纤维铺层在中间时,碳/芳纶/玻璃层间混杂复合材料的混杂效应系数为0.647,混杂效应最优。     

混杂FRP得合材料单轴拉伸性能研究

为制备优异综合性能的混杂FRP(Fiber Reinforced Plastic/Polymer)复合材料,本文试验研究了芳纶、玄武岩、玻璃纤维与碳纤维混杂复合材料的单轴拉伸力学性能,分析了纤维种类、碳纤维相对体积含量、铺层方式等混杂参数对混杂效应的影响.结果表明,HFRP(Hybrid FRP)复合材料的单轴拉伸弹性模量基本符合混合定律,层间混杂FRP复合材料均表现出良好的混杂效应.当碳纤维铺层在中间时,碳/芳纶/玻璃层间混杂复合材料的混杂效应系数为0.647,混杂效应最优.     

玄武岩复合材料筋增强ECC受拉性能及裂缝控制机理

工程水泥基复合材料(ECC)因其高韧性和多缝开裂特性成为研究热点,纤维复合材料(FRP)因具有抗拉强度高、密度小、耐腐蚀性好等优点而受到广泛关注。为研究玄武岩复合材料(BFRP)筋增强ECC(BFRP-ECC)的受拉性能以及筋材对基体的裂缝控制机理,考虑了基体类别和配筋率等因素,对ECC狗骨试件、BFRP-ECC和BFRP-砂浆薄板试件进行了单轴拉伸试验,同时借助数字图像相关法(DIC)技术获得了试件受拉过程中的全场应变和开裂状态,基于Richard的弹塑性应力应变公式提出了BFRP-ECC单轴受拉应力应变本构模型。结果表明：BFRP-ECC的极限拉应力随配筋率的增加而增大;ECC基体对复合材料的受拉性能增强效果优于砂浆基体,同时以ECC为基体的复合材料在裂缝间距和宽度控制上都明显优于以砂浆为基体的复合材料;BFRP筋能增加BFRP-ECC裂缝处的桥连应力,减小裂缝间距和宽度,增加裂缝数量。本文建立的BFRP-ECC单轴受拉应力应变本构模型与试验数据吻合良好,较好地反映了BFRP-ECC受拉应力应变关系。     

温度对GFRP筋拉伸力学性能的影响研究

通过对直径16、22、25 mm玻璃纤维增强复合材料(GFRP)筋在20~180℃及22 mm GFRP筋在200~320℃的拉伸试验,分析了三种直径筋体在高温环境下拉伸力学性能的变化规律。结果表明,GFRP筋极限拉伸强度、极限延伸率、弹性模量随温度升高而下降;直径越大,极限拉伸强度、极限延伸率降幅越大,弹性模量降幅差别不大。180℃时,三种直径筋体的极限拉伸强度相比20℃分别下降了33.64%、36.30%、51.84%;极限延伸率下降了41.97%、49.32%、60.67%。20~40℃内应力-应变曲线近似双折线,60~100℃近似直线。100℃时,三种直径筋体的弹性模量与常温比下降了24.46%、21.57%、21.28%。模拟出三种直径在高温环境下极限拉伸强度与常温比较的折减系数与温度的函数关系,100℃以内弹性模量与温度呈双折线关系。     

不同腐蚀环境下FRP筋耐久性与寿命预测研究进展

针对纤维增强聚合物(FRP)筋体,综合分析了水溶液浸泡、盐溶液侵蚀,酸溶液和碱溶液,以及冻融等不同作用介质和作用方式下筋体的拉伸性能,归纳总结了FRP筋体拉伸强度演化规律.从FRP筋拉伸强度退化作用机理出发,以Arrhenius方程为基础,探讨了不同作用方式下FRP筋拉伸强度寿命预测模型方程的参数特征.     

新型结构胶加固桥梁的性能研究

通过室内试验研究了新型纤维增强结构胶加固前后交通荷载对钢筋混凝土桥梁性能的影响。8根横梁被测试为失效。其中7根梁用一种代表实际桥梁所用材料的预制单向碳纤维层压板加固。试验变量包括环氧固化期间施加荷载循环的强度和频率、环氧层厚度和FRP带厚度。所有加固试件在最大弯矩区均发生FRP脱粘破坏。对于安装期间和安装后应用的所有交通荷载方案,未观察到加固效果降低。采用ACI 440.2R-02设计建议,对失效时的FRP应变和FRP引起的强度增加进行了非保守预测。     

Kevlar纤维复合材料在土木工程结构加固中的应用

简要介绍了用于纤维增强复合材料(FRP)的碳纤维(CF)、对位芳纶(AF)、玻璃纤维(GF)、玄武岩纤维(BF)的特性。用图表介绍了Kevlar49布的规格、技术参数、特点、应用及加固工艺,并对FRP市场需求作了详细分析。结果表明:Kevlar49布具有较强的市场竞争力;中国土木工程结构加固的潜在市场非常巨大,将为高性能纤维及其FRP生产商带来无限商机。     

纤维增强复合筋中FBG的传感特性

纤维增强聚合物（FRP）具有突出的耐腐蚀、高强度、非磁性、质量轻、高疲劳限值的特性,而光纤布拉格光栅（FBG）具有抗电磁干扰、尺寸小、准分布式测量、抗腐蚀、绝对测量等突出优点．将FRP与FBG相结合,制作FRP～FBG智能复合筋．通过材料拉伸和温度试验分析智能复合筋的力学特性、应变传感特性和温度传感特性．试验结果表明：FRP—FBG智能复合筋既不改变FRP的力学特性也不改变FBG的应变传感特性,智能复合筋的温度传感性系数提高了约2．16倍．FRP—FBG智能复合筋克服了FBG在混凝土中埋设时难以保护的难题,是集功能材料和结构材料于一体的新型土木工程材料,具有广泛的应用前景．     

海洋环境下CFRP筋与混凝土长期粘结性能研究

对3类碳纤维浸胶纱试件的拉伸力学性能进行了比较分析,优选后制备了碳纤维复合材料(CFRP)筋,并对海洋海水条件下CFPR筋与混凝土粘结性能的耐久性进行了加速腐蚀试验研究,对极限粘结强度和自由端发生0.05、0.10和0.25 mm滑移值时的设计粘结强度进行了比较分析。结果表明,国产T700级碳纤维浸胶纱的极限抗拉强度略低于东丽T700碳纤维,但其弹性模量高于后者;在加速腐蚀试验周期内,CFRP筋与混凝土的极限粘结强度和设计粘结强度都得到了明显的提高。