组合混凝土界面粘结性能多因素正交试验分析

组合混凝土叠合构件通过在预制陶粒混凝土部件上现浇普通混凝土而制成,兼具预制结构的施工方便和工期较短、现浇结构的整体性能和抗震性能良好等优点;同时,可充分发挥两种不同混凝土材料各自的性能优势.为分析叠合浇筑间隔时间、混凝土强度等级匹配、浇筑结合面处理方式、钢纤维掺入及附加法向约束力等因素对组合混凝土叠合界面粘结性能的显著影响,本工作设计制作了40组双面直剪组合混凝土试块进行正交试验分析.试验结果表明:附加法向约束力的施加对叠合界面粘结剪切强度的影响高度显著,法向力的增加可明显提高粘结剪切强度;次之,影响程度相接近的为混凝土强度等级匹配及结合面处理方式,在试验所考虑变化范围内,混凝土强度等级的提高可有效改善叠合界面粘结剪切强度,露骨料剂处理方式相比较人工凿毛、粉煤灰砂浆涂刷及自然浇筑面等具有更好的粘结剪切性能;而混凝土内钢纤维的掺入对叠合界面粘结剪切性能的影响不显著.不同浇筑界面处理方式下,随着浇筑间隔时间的延长,界面粘结剪切强度均发生较明显的、规律近似相同的降低变化;当叠合浇筑间隔时间从10 h变化到28 d,在粉煤灰砂浆涂刷、人工凿毛与露骨料剂不同处理方式下,界面粘结剪切强度分别降低为原强度的43.4％、48.1％和46.2％.在不同浇筑间隔时间情况下,露骨料剂处理方式可获得比人工凿毛处理和自然浇筑状态方式下相对较好的界面粘结剪切性能.     

高温作用后GFRP筋与海水珊瑚混凝土粘结性能试验研究

为了研究高温后玻璃纤维增强树脂复合材料(GFRP)筋与海水珊瑚混凝土的残余粘结性能,对54个GFRP筋珊瑚混凝土试件及钢筋珊瑚混凝土对比试件进行了高温作用后的中心拔出试验,最高温度为350℃,混凝土强度等级考虑C20～C30。观察了高温后试件的表观变化及粘结破坏形态,获取了各试件的粘结-滑移曲线、粘结强度、粘结刚度和峰值滑移量,分析了不同温度、GFRP筋直径、海水珊瑚混凝土强度等因素对高温后GFRP筋与海水珊瑚混凝土粘结性能的影响。基于烧失率和XRD分析,剖析了GFRP筋海水珊瑚混凝土的高温劣化机制。最后,提出高温后GFRP筋与珊瑚混凝土的剩余粘结强度计算式和粘结-滑移本构模型。研究结果表明：高温作用后,尽管GFRP筋与珊瑚混凝土的粘结破坏形态与常温相似,GFRP筋的碳化和珊瑚混凝土的分解使得二者界面发生显著劣化;随着温度的提高,GFRP筋与珊瑚混凝土的粘结强度逐渐降低,峰值滑移量增大;GFRP筋直径越小,高温后的剩余粘结强度和剩余粘结刚度越小;珊瑚混凝土强度等级越高,剩余粘结刚度越大,峰值滑移量越小。所提出的高温后GFRP筋与珊瑚混凝土剩余粘结强度和粘结-滑移本构关系计算结果与试验结...     

预制与后浇混凝土粘结后的抗折性能分析

为保证装配式混凝土结构叠合面具有良好的粘结性能,对预制与后浇混凝土粘结后的抗折性能进行了研究,分析了不同后浇混凝土强度、粘结面粗糙度、温度及冷却方式对粘结后抗折性能的影响。结果表明:预制与后浇混凝土粘结后的抗折强度随着粘结面粗糙度的增加而显著增大,但随着温度的升高,粗糙度影响作用减小;提高后浇混凝土强度等级并不能有效增大预制与后浇混凝土粘结后的抗折强度,抗折强度随着温度的升高急剧下降,喷水冷却对试件的损伤要比自然冷却严重。     

超高性能RPC钢筋网加固混凝土界面粘结性能试验研究

针对现有混凝土加固技术导致的耐久性弱、承载力低的问题,该文基于活性粉末混凝土钢筋网加固混凝土技术(Technical for strengthening concrete structures with reactive powder concrete and bar mesh, RPCBM),展开了双面剪切试验。该文评估了各试件的抗剪强度、破坏形态与荷载位移曲线,系统性地探讨了粗糙度、植筋率、钢筋网规格对RPCBM加固旧混凝土结构界面剪切性能的影响。结果表明：RPCBM加固混凝土结构的界面抗剪强度和延性提升幅度较大,具有良好的粘结性能。在一定范围内,随着粗糙度增大,粘结界面抗剪强度提高;植筋率增高,抗剪强度与延性增强;钢筋网规格是改善界面延性的重要因素。在此基础上,为了更好地计算RPCBM加固混凝土的界面粘结强度,该文基于以上数据建立了粘结界面抗剪强度的模型,提出了综合计算RPCBM加固普通混凝土(Ordinary Concrete, OC)界面抗剪强度的公式,试验结果与理论分析吻合较好,为工程实践中加固材料的选择和改进施工方法提供了理论依据。     

型钢高强高性能混凝土梁粘结滑移行为研究

通过12榀不同混凝土强度等级、剪跨比、配箍率的实腹式型钢高强高性能混凝土简支梁试验,得到了各级荷载作用下沿梁长度(即跨度)方向型钢应变、型钢与混凝土界面粘结应力与相对滑移分布规律。结果表明:在界面粘结应力尚未达到局部粘结强度之前,型钢应变和界面滑移近似呈指数变化;此后界面出现粘结软化,且粘结软化区段随荷载的增加逐渐向试件自由端扩散,型钢与混凝土协同工作的能力降低。通过对界面粘结滑移行为与诸影响因素的分析,从机理上揭示了粘结软化的形成与演化过程,分析了局部粘结强度与其主要影响因素的关系,并由试验结果统计回归得出了型钢高强高性能混凝土局部粘结强度的计算公式,进而提出型钢高强高性能混凝土梁局部粘结应力与加载端粘结滑移本构关系的数学模型。最后建立了型钢与混凝土界面粘结滑移分析的理论模型,求解了各级荷载作用下粘结应力的传递规律。研究成果为改进型钢高强高性能混凝土梁设计计算理论和有限元分析提供了试验依据。     

重组竹-混凝土界面粘结-滑移本构模型

为研究胶粘剂连接的重组竹-混凝土界面粘结性能及构建粘结-滑移本构模型,对44个重组竹-混凝土粘结试件进行单剪试验,并考虑了粘结长度、重组竹粘结宽度与厚度、混凝土强度及胶层厚度等因素对粘结性能的影响。研究结果表明：在不同影响因素下,试件破坏模式基本相同,均为混凝土表面发生剥离破坏,粘结界面间裂缝从加载端产生并向自由端发展,破坏过程分为弹性阶段、软化阶段和脱粘平台阶段;界面峰值剪应力随重组竹厚度、混凝土强度、胶层厚度增加而增大,随粘结宽度增加而减小。根据试验粘结-滑移曲线,建立了重组竹-混凝土界面粘结-滑移本构模型,与实验结果进行对比,该模型能较好地反映重组竹-混凝土界面剪应力与滑移量间的关系。     

再生粗骨料含量对钢管再生混凝土粘结强度及失效性态的影响研究

为了探究再生粗骨料取代率对钢管与再生混凝土界面粘结强度及破坏机理的影响, 设计15个圆钢管再生混凝土和9个方钢管再生混凝土短柱试件, 以混凝土强度等级和长径比为变化参数分组进行取代率的影响分析. 通过推出试验, 获取荷载-滑移曲线的特征点参数, 回归得到极限粘结强度的计算公式. 从界面耗能、粘结抗剪刚度、损伤等角度分析了取代率对其内在失效机理的影响. 研究结果表明:极限粘结强度拟合公式计算值与试验实测值吻合较好;再生粗骨料取代率变化对钢管再生混凝土接触界面粘结失效过程的耗能能力影响不大;而界面弹性粘结剪切刚度却随着取代率的增加而降低;剪切刚度退化速度则相反, 随着取代率的增加而加快;再生粗骨料粘附的水泥基和内部裂纹会加快钢管再生混凝土界面的粘结损伤过程.     

GFRP-混凝土组合板界面抗剪连接性能的试验研究

FRP-混凝土组合板界面的可靠连接是保证其正常工作的基础。为考察组合板中的界面粘结性能,该文对采取4种连接方式的27个玻璃FRP（GFRP）-混凝土组合构件进行双剪推出试验,根据试验结果分析构件的破坏模式、承载力变化及界面滑移情况。研究结果表明:4种连接方式均获得了较高的粘结强度,可考虑作为GFRP-混凝土组合板的界面抗剪构造措施;GFRP-混凝土界面粘结强度与混凝土强度等级、界面粗糙程度、胶结剂的粘结能力、剪力键布置方式有关,且随混凝土强度等级的提高而有所增大。基于该文的试验设计和试验结果,对试验中的3个试件进行了三维非线性有限元分析。     

螺旋缠绕挤压肋FRP筋与混凝土间的粘结性能

纤维增强树脂复合材料(Fiber-reinforced polymer,FRP)筋的粘结性能是影响FRP筋混凝土构件力学性能的关键性因素,而目前有关带肋FRP筋表面处理工艺、几何特征等因素对粘结性能影响的研究还不足,当前主要设计规范也缺乏此方面的规定。本文以螺旋缠绕挤压肋FRP筋(简称螺旋肋FRP筋)为研究对象,通过搜集大量粘结性能试验数据,分析各主要研究变量对粘结损伤模式和粘结强度的影响规律,重点关注筋表面几何特征造成的影响,明确了螺旋肋FRP筋的粘结机制。结果表明,增大混凝土强度使粘结破坏的薄弱区域逐渐从筋与混凝土间咬合层的界面1(混凝土损伤为主)转移到界面2(纤维树脂损伤为主),同时粘结强度也增大,并且混凝土肋宽比C_LR越大,增加混凝土强度对粘结强度的提升越明显;增大相对肋高h_rd和混凝土肋宽比C_LR导致筋与混凝土间咬合层的损伤程度加大,二者的机械咬合作用增强,粘结强度也相应增加;采用多元非线性回归的方式提出了适用于螺旋肋FRP筋的粘结强度计算公式,其预测结果与试验吻合较好,预测精度远高于目前的主流设计规范,究其根...     

钢纤维增韧微膨胀钢管混凝土界面粘结性能研究

进行了30根钢纤维微膨胀钢管混凝土试件推出试验,系统研究了核心混凝土与管壁的界面粘结性能,阐述了推出试验过程中试件界面粘结破坏特征,并对界面粘结性能的影响因素进行了分析。结果表明,钢纤维微膨胀钢管混凝土界面粘结强度较普通钢管混凝土明显提高。径厚比和含钢率是钢纤维微膨胀钢管混凝土界面粘结强度的主要影响因素。钢纤维的掺加导致微膨胀钢管混凝土界面粘结性能降低,其体积掺量建议不宜超过0.75%。含钢率达到22%时,钢纤维掺量与界面长度对界面粘结性能影响不明显。     

Characterization of steel-concrete interface bonding conditions using attenuation characteristics of guided waves

This paper presents an air-coupled ultrasonic nondestructive evaluation approach based on the attenuation characteristics of guided waves to characterize interface bonding conditions of steel-clad concrete structures. Analytical guided wave modal solutions for various interface bonding conditions are obtained using the global matrix technique. The analytical results indicate that attenuation behavior of the fundamental symmetric (S0) guided wave mode is sensitive to interface bonding condition. A signal processing scheme is proposed to extract a dimensionless damage index, the normalized S0 mode magnitude, which reflects the attenuation behavior of the S0 mode. A series of numerical simulations are performed to verify the utility of the parameter to characterize interface bond condition. The feasibility of the testing approach is then established by experiments on steel-clad concrete specimens with different interface bonding conditions. The numerical simulation and experimental results demonstrate that interface bonding conditions of steel-clad concrete structures can be quantitatively evaluated using the proposed approach.     

Al-Ni超声楔焊中输入功率与界面键合的特征分析

为了研究超声键合中在超声能量作用下金属间形成键合界面而构成键合力的机理,确定金属间吸收的超声能量与形成的界面质量的关系,在超声楔焊键合试验中,对Al-Ni楔焊通过改变焊接参数而获得完全键合和半键合的界面,并对其界面特征进行扫描电镜测试分析;同时,利用示波器采集超声键合机焊接时的电信号,分析了PZT驱动的输入阻抗和功率特性,并与界面质量对比.研究结果表明:超声键合而形成的Al-Ni界面为中央未键合的椭圆界面;相同参数条件下,一焊输入阻抗和吸收功率大于二焊,一焊的界面质量也高于二焊.     

An Evaluation of Quality of Joints of Two Dissimilar Metals by Diffusion Bonding using Ultrasonic C Scan

Diffusion bonding of commercially available pure aluminum/copper was carried out between the temperatures of 400°C and 500°C for 60 min under the pressure of 5–15 MPa in vacuum. The effects of temperature and pressure on the microstructure of aluminum/copper diffusion bonded joints were analyzed. The interface micrographs of the bonded samples were observed in optical and scanning electron microscope (SEM) images. The soundness of the bond was evaluated by destructive and nondestructive (ultrasonic C scan) testing methods. The quality of the bonded joints was evaluated by the intensity of the echo and its images of ultrasonic testing and was correlated with destructive parameters such as the strength ratio. Chemical compositions of the interface and the fractured surface of the bonded samples were characterized by energy dispersive spectroscopy (EDS). EDS patterns were confirmed by the formation of the different compositions at the interface of the bonded samples. Better bonding characteristics were observed by diffusion bonding optimum parameters at 450°C with an applied pressure of 15 MPa for 60 min.     

超高性能混凝土与普通混凝土的黏结抗冻性能

对147个超高性能混凝土与普通混凝土的100mm×100mm×100mm立方体黏结试件进行了冻融循环后的黏结性能研究,测量了冻融后试件的相对动弹性模量、质量损失率以及劈裂抗拉强度,研究了超高性能混凝土中的钢纤维掺量、普通混凝土的强度等级、黏结面形式、试件的浇筑方向等因素对黏结试件抗冻性能的影响。结果表明,冻融循环结束后,所有黏结试件中的超高性能混凝土部分都没有出现损伤,超高性能混凝土可以作为普通混凝土结构的理想外围护材料;随着冻融循环次数的增加,黏结试件的相对动弹性模量逐渐减小,质量损失率先降低后增加,黏结试件的劈裂抗拉强度线性下降;影响黏结试件冻融后劈裂抗拉强度下降速度的关键因素是超高性能混凝土中的钢纤维掺量和黏结面的形式。     

Effects of surface roughness on the diffusion bonding of Al alloy 6061 in air

The effect of surface roughness on the properties of Al6061 joints fabricated by diffusion bonding in air at 450°C was studied. It was found that rougher surfaces yield superior ultimate tensile strength and linearized bonded ratio. Joints with ultimate tensile strength comparable to that of bulk metal were obtained for holding times of 75 min using rougher surfaces; however, the maximum linearized bonded ratio obtained was only about 75%. Incomplete bonding was attributed to air entrapment along the bond interface. This was due to good bonding occurring at the periphery of the bonded specimens during the early part of the bonding process.     

The effect of surface preparation on the bond interface between FRP sheets and concrete members

Fiber-reinforced polymer (FRP) composite wraps have been established as an effective method for rehabilitation and strengthening of concrete structures. They are being increasingly used as an alternative to steel for reinforcing and strengthening of concrete structures. This paper presents the experimental and analytical results of the influence of concrete surface treatment and the type of FRP sheets on the bonding strength of concrete-FRP sheet. The FRP sheets were bonded to concrete beams in two opposite sides using an epoxy resin. Variables included the type of fiber (C1, C5, and GE) and the surface treatment (water jet and sanding). With changing the surface treatment of concrete surface preparation and the type of fiber sheets, the bonding strength, bonding load–strain response and failure modes were investigated. The concrete specimens with surface roughened with water jet showed much better bonding strength than those roughened with an ordinary sander. Equations for predicting the bond load failure of concrete specimens externally bonded with carbon and glass fiber sheets compared well with those of experimental.     

铝合金回填式搅拌摩擦点焊缺陷的超声检测及信号识别

目的 利用水浸聚焦超声C扫描对2524铝合金回填式搅拌摩擦点焊（RFSSW）接头进行检测并完成缺陷识别。方法 以A扫描时域信号为对象,绘制能量谱与金相作对照,确定焊合区;分析未焊合、聚集型孔洞及弥散型孔洞的时域和频域波形特征,并对频域信号进行小波分析,提取特征量。结果 缺陷区反射回波的归一化能量不低于0.02;不同形式的缺陷（聚集型孔洞、弥散型孔洞、弱连接）其频谱形状特征不同,具有不同的峰值个数。结论 通过金相验证,表明超声波C扫描对接头缺陷可进行有效的检测和区分。     

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。     

Ultrasonic feature-based classification of the interfacial condition in composite adhesive joints

The sensitivity of ultrasonic features to the condition of the adherend-adhesive interface in composite joints was studied. The inspected specimens represent different bonding characteristics due to the variety of surface pretreatments to the composite adherends. Each signal obtained from ultrasonic inspection of a specimen was characterized by a feature vector, consisting of features derived from both the time and frequency domain representations of the signal. Some of the features were found to be significantly sensitive to the interfacial characteristics of the joints. The sensitivity was verified by means of conventional statistical tests. The sensitivity of the features enabled the application of basic pattern recognition techniques for the classification of the joints according to the surface preparation of the adherends.