超高性能轻质混凝土的力学性能及微观结构

超高性能轻质混凝土(ultra-high performance lightweight concrete,UHPLC)是一种由高强水泥浆体、漂珠和纤维组成的密度低于1 950 kg/m~3的新型水泥基结构材料。本文研究了不同养护制度及养护龄期对UHPLC抗压强度、轴拉力学性能和弯曲性能的影响,最后利用扫描电镜观察了UHPLC中漂珠的微观形貌。结果表明:随着龄期增长,UHPLC的抗压强度、轴拉性能和弯曲性能均提高,并出现明显的应变强化现象,说明养护龄期对UHPLC基体强度和纤维-UHPLC基体的界面黏结强度均有显著提高作用;高温蒸汽养护3 d可促进UHPLC基体早期强度发展,使UHPLC的抗压强度和弯曲性能迅速达到标准养护28 d时的水平,显著缩短养护龄期,但对纤维-基体界面黏结强度的贡献不大,黏结强度仍主要受龄期影响;UHPLC实测密度为1 815.2 kg/m~3,100 mm立方体抗压强度达103.1 MPa,极限抗拉强度达7.60 MPa,极限拉应变达0.431%,出现明显的应变强化现象,弯曲峰值强度达22.43 MPa,满足了RPC160的抗折强度要求,实现了水泥基结构材料轻质高强的目标。     

异形钢纤维与基体界面黏结性能试验研究

为了研究异形钢纤维与基体的界面黏结性能,选择剪切平直型和贝卡尔特双弯钩型两种形状的钢纤维以及不同的混凝土基体强度、埋角进行界面黏结试验.试验结果表明,混凝土强度、钢纤维形状以及钢纤维埋角是影响钢纤维与混凝土界面黏结性能的主要因素.界面黏结强度随混凝土强度的提高而增大,贝卡尔特双弯钩钢纤维与混凝土基体的界面黏结性能优于剪切平直型钢纤维,界面黏结强度随埋角的增大而减小.     

硅烷涂层提升钢纤维-砂浆界面性能的试验研究

为了提升钢纤维-砂浆界面的黏结性能,采用9种基于硅烷的表面处理剂对钢纤维进行浸渍处理并高温固化成膜;埋置于水泥砂浆圆柱体试块中,开展单根纤维拉拔试验,获得拉拔荷载-位移曲线. 试验结果表明,采用不同的硅烷涂层对钢纤维进行表面改性,可以不同程度地改善钢纤维-砂浆界面的黏结性能;拉拔峰值荷载最高增加5.75倍,拉拔能耗最多增加2.48倍. 硅烷Z6011和Z6020及复合涂层能够较大幅度地提升界面黏结强度,主要增加钢纤维与砂浆界面的化学黏结力;硅烷Z6030和Z6040及复合涂层对界面黏结强度的提升幅度相对较小,主要增加界面滑移摩擦力. 采用扫描电子显微镜（SEM）研究界面黏结性能的提升机理,发现硅烷涂层使得界面过渡区的微观结构更致密,显著提升了钢纤维-砂浆之间的黏结性能.     

纤维纳米混凝土力学性能和抗氯离子渗透性能的研究

通过坍落度、贯入阻力试验,不同龄期抗压强度、劈拉强度和抗折强度试验以及氯盐溶液浸泡干湿循环试验,探讨了钢纤维掺量、纳米矿粉种类和掺量以及混凝土基体强度对纤维纳米混凝土工作性能、凝结时间、基本力学性能和抗氯离子渗透性能的影响.结果表明:随钢纤维掺量增加,纤维纳米混凝土坍落度逐渐减小,各龄期强度和28 d龄期抗氯离子渗透性能呈增大趋势;随纳米SiO2掺量增加,拌合物坍落度快速降低,初凝、终凝时间缩短,各龄期强度整体呈上升趋势且抗氯离子渗透性能逐渐提高;随纳米CaCO3掺量增加,坍落度先增加后减小,初凝时间逐渐缩短,终凝时间变化不显著,各龄期强度呈增大趋势且抗氯离子渗透性能逐渐提高;随混凝土基体强度降低,坍落度快速增大,初凝和终凝时间迅速延长,各龄期强度和28 d龄期抗氯离子渗透性能逐渐降低.钢纤维的掺入,改善了混凝土的破坏形式;纳米矿粉的掺入,改善了混凝土的微观结构,增加了混凝土基体的密实度.混凝土中掺入适量的纤维和纳米矿粉,有效改善了混凝土的性能.     

芒果种子纤维增强聚丙烯热塑性复合材料的制备及力学性能

以台农1号芒果提取制备的芒果种子纤维为增强体,以聚丙烯为基体,采用热压成型工艺制备芒果种子纤维/聚丙烯热塑性复合材料,并对复合材料的拉伸断裂性能进行测试分析和表征.结果表明,复合材料的实际强度随着芒果纤维体积分数的增加而增加,理论强度线性增加,实际强度均低于其相应的理论强度,并且越来越偏离理论强度,当芒果纤维体积分数达40%以后,强度增加幅度趋向平缓.复合材料的强度随着保压时间的增加而增加,随着成型压力、温度的增加先增加后减少.复合材料的拉伸断裂分为少数芒果纤维早期断裂、损伤扩展和最终破坏3个阶段,不同成型压力下复合材料的拉伸断口形貌不同,4 MPa时断面相对较为平齐,呈内聚破坏与黏结破坏的混合破坏模式,当压力增加到8 MPa时,界面结合较弱,纤维过早滑脱,拉伸强度降低,这与成型压力对复合材料强度的影响一致.     

耐碱玻璃纤维与树脂界面剪切强度的实验测定

玻璃纤维筋具有耐腐蚀性,可以克服钢筋易锈蚀的缺点,在工程中有良好应用前景.玻璃纤维筋是由耐碱玻璃纤维和乙烯基脂树脂组成的复合材料,其性能受很多因素影响,而界面剪切强度是复合材料设计的重要指标,采用单纤维埋入法(SFM)测定这一参数,对基体力学性能对界面剪切强度的影响进行了研究,得出一些结论,这些结论无疑会对玻璃纤维筋的优化设计提供依据,为玻璃纤维筋在工程中的应用提供理论基础.     

礁灰岩锚固体系界面强度劣化规律试验研究

基于拉拔和推出试验开展了不同龄期礁灰岩锚固体的界面黏结强度研究,结合动态冲击试验,分析了动力扰动下礁灰岩锚固体系中锚杆-砂浆(B-M)界面、礁灰岩-砂浆(R-M)界面强度的演变规律。结果表明,B-M和R-M组合体在动态冲击荷载作用下,随着冲击气压的增大,界面强度劣化效应发展速率逐渐增加,且随着养护龄期从1d增加至7d, B-M和R-M组合体界面强度受冲击气压的影响显著减小;与此同时,分别建立了B-M和R-M组合体的界面强度损耗率与冲击气压和养护龄期之间的关系式,发现动态冲击荷载对界面强度劣化起主导作用,在养护后期,B-M界面抵抗冲击荷载的能力强于R-M界面;静力拉拔作用下,礁灰岩锚固体系的破坏更易发生于R-M界面。     

一种可净化空气的生态型植物纤维复合板材的研究

研究了一种以石灰为基体,植物纤维为增强相的复合板材的制备方法,探讨了基体相、纤维相以及界面相的复合机理及其纤维含量、添加剂含量等对复合板材性能的影响.结果表明:未加石膏时,随着纤维含量的增加,材料的抗折、抗压强度均增加;加入石膏后,材料的抗折强度明显降低,而抗压强度逐渐增大.该板材无任何游离态甲醛释放,可以吸收空气中的CO2起到净化空气的作用,是绿色环保材料.     

玄武岩纤维增强聚合物混凝土基本力学性能试验研究

通过混凝土拌合物工作性能和基本力学性能试验,研究了不同掺量的玄武岩纤维和聚合物乳液在单掺、复掺情况下对混凝土工作性能、抗压强度和抗折强度的影响规律.结果表明:玄武岩纤维和聚合物乳液单掺时,随着玄武岩纤维或聚合物乳液掺量的增加,混凝土的7 d龄期抗压强度均略微降低,28 d龄期抗压强度提高不明显,抗折强度均有显著提高;在玄武岩纤维和聚合物乳液掺量匹配时,玄武岩纤维增强聚合物混凝土具有良好的工作性能和优异的抗折强度.     

钢筋-再生混凝土黏结滑移性能试验

为研究钢筋与再生混凝土界面黏结性能和本构关系,考虑再生粗骨料取代率、再生细骨料取代率、钢筋类型、钢筋直径、锚固长度的影响,设计了15个梁式试件进行钢筋-再生混凝土黏结滑移性能试验.综合分析上述变量对荷载-滑移曲线、黏结强度、黏结效率的影响规律,给出了黏结-滑移本构关系的建议.结果表明:随再生粗骨料取代率增加,钢筋与混凝土之间的黏结强度减小,而抗滑移能力增强;再生细骨料的加入,导致再生混凝土的黏结性能明显退化;螺纹钢筋与再生混凝土的黏结强度约为光圆钢筋的2倍;钢筋与再生混凝土的界面黏结性能随着钢筋直径和锚固长度的增加而降低;建议的钢筋-再生混凝土的黏结-滑移本构关系和参数,与试验结果拟合较好.     

金属基及陶瓷基复合材料界面脱胶引起刚度下降的估算

根据扫描电子显微镜(SEM)及复型技术的断裂机理分析,复合材料纤维-基体脱胶是由于纤维的断裂导致了靠近断裂处的界面上产生很高的剪应力。当这个剪应力超过界面的剪切强度,断裂处附着的纤维将会与基体产生脱胶。本文依据上述断裂机理,提出了一金属基及陶瓷基复合材料界面脱胶引起刚度下降估算的数学模型。分析结果表明,这些复合材料的刚度降较聚合物基的刚度降小,但随纤维与基体扬氏弹性模量的比值而增加。     

Nicalon／Sic复合材料高温蠕变后的显微特征

本研究利用电子探针和扫描电子显微镜(SEM)对高温蠕变Nicalon/Sic复合材料进行了纤维/基体介面的成份和断口形貌分析。分析表明,Nicalon/Sic复合材料的蠕变断裂是一个复杂的、非突发性的脆性断裂过程。同时本文采用挤压法半定量地测定了纤维—基体结合键强度,从而揭示了FCVI纤维涂层提高材料断裂韧性的纤维拨出机理。     

Influences of Mo Fibers on Mechanical Properties of Resin Mineral Composites

The influences of new,scrap,and five modified Mo fibers on interface bonding strength of fiber-matrix and mechanical strength of RMC were studied.Typical specimens with different fibers and mass ratio of resin and hardener were prepared to verify the above assumptions.Theoretical analysis and experimental results prove that,compared with ordinary new Mo fibers,scrap Mo fibers can perform better in improving interface bonding strength and mechanical properties of RMC because many discharge pits randomly distribute on the surface of scrap fibers.For five modified Mo fibers,interface bonding strength and the reinforcing effect on RMC have been improved obviously.Wherein,comprehensive mechanical properties of RMC are optimal with the addition of M6 fibers which have undergone combined surface treatment including acidification,gas-phase oxidation and coupling treatment.And interface bonding strength between M6 fiber and matrix is the maximum.     

疲劳荷载作用下植筋锚固粘结的滑移性能

为研究疲劳荷载对植筋拉拔承载力、粘结应力的影响,设计植筋直径为16~25 mm、锚固深度为10d~25d（d为植筋直径）的10组拉拔试件进行疲劳试验,试件经200万次荷载上限为0.45P_u的疲劳加载后均未破坏,施加静载至破坏。加载过程中测量植筋的应变、滑移和荷载。结果表明：疲劳荷载削弱了承载能力,试件经疲劳荷载作用后极限承载力下降,粘结应力的减小随循环加载次数增加呈对数发展趋势。分析了粘结应力与试件破坏形态的关系。对于拔出破坏的试件,达到一定植筋深度后,胶筋界面的粘结应力是控制试件破坏与否的主要因素。增加植筋直径和锚固深度,粘结应力峰值逐渐降低,沿锚固长度的应力分布曲线趋于平缓,提高了植筋整体受力性能。     

Parametric study on the axial performance of a fully grouted cable bolt with a new pull-out test

Modified cable bolts are commonly used in underground mines due to their superior performance in preventing bed separation when compared with plain strands. To better test the axial performance of a wide range of cable bolts,a new laboratory short encapsulation pull test(LSEPT) facility was developed. The facility simulates the interaction between cable bolts and surrounding rock mass,using artificial rock cylinders with a diameter of 300 mm in which the cable bolt is grouted. Furthermore,the joint where the load is applied is left unconstrained to allow shear slippage at the cable/grout or grout/rock interface.Based on this apparatus,a series of pull tests were undertaken using the MW9 modified bulb cable bolt.Various parameters including embedment length,test material strength and borehole size were evaluated. It was found that within a limited range of 360 mm,there is a linear relationship between the maximum bearing capacity of the cable bolt and embedment length. Beyond 360 mm,the peak capacity continues to rise but with a much lower slope. When the MW9 cable bolt was grouted in a weak test material,failure always took place along the grout/rock interface. Interestingly,increasing the borehole diameter from 42 to 52 m in weak test material altered the failure mode from grout/rock interface to cable/grout interface and improved the performance in terms of both peak and residual capacity.     

改性木粉/PVC复合材料的制备与性能研究

采用在水相中进行木粉表面接枝聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）的方法对木粉进行改性,通过红外光谱法分析了改性木粉表面结构的变化并讨论了接枝反应机理。制备了改性木粉/PVC复合材料,并进行了力学性能的测试。结果显示,通过水相接枝PMMA的方法,木粉表面的部分羟基被PMMA链取代。改性木粉/PVC复合材料的拉伸强度和冲击强度均高于未改性木粉体系。扫描电子显微镜（SEM）显示了改性木粉与PVC基体间的界面粘结较紧。实验证明了表面接枝PMMA的方法有效的改善了木粉和PVC基体之间的相容性。     

玻璃纤维增强塑料（GFRP）锚杆粘结性能的影响因素分析

通过对国内外大量拉拔试验和梁式试验得到GFRP筋与混凝上粘结性能试验结果的调查分析,探讨了GFRP筋的表面形状与表面处理方法,GFRP直径、GFRP埋入长度、混凝土强度等级与使用环境等因素对GFRP筋粘结强度的影响,指出了FRP筋的粘结滑移关系模型与粘结长度计算公式的特点与应用条件.分析表明：①粘结强度随着肋间距的增大先增加后下降,随着肋高度的增大也是先增加后下降,随着肋宽度的增加而增大;GFRP筋的粘结强度随着埋入长度的增加而降低,随着混凝土强度的提高而增加;GFRP筋在使用环境中性能的劣化使得其与混凝土粘结强度降低.②试验方法与试件没有统一标准,GFRP锚杆粘结性能研究缺少大量实验数据的支撑.     

装配式套筒连接CFST柱-RC梁节点抗震性能

结合装配式节点和钢管混凝土(CFST)柱-钢筋混凝土(RC)梁节点各自优点,提出新型装配式套筒连接CFST柱-RC梁节点.为探讨该类节点抗震性能,对8个足尺劲性装配式套筒连接CFST柱-RC梁节点进行了低周往复荷载试验研究,考察了柱轴压比、梁柱连接角度(45°、90°)、梁柱位置(中间节点、边节点)对该类节点抗震性能的影响,对节点破坏形态、失效机制、滞回性能、骨架曲线、位移延性和耗能能力进行分析.采用ABAQUS程序建立节点的精细有限元模型,验证了其正确性.研究表明:该类节点具有"强钢管混凝土柱-弱钢筋混凝土梁"、"强节点-弱构件"的理想失效机制和较高承载力,试件加载至3~4.5倍屈服位移时因套筒位置附近纵筋拉断而破坏;节点耗能能力较强,变形能力较好,45°节点的平均位移延性系数3,90°节点的平均位移延性系数4.     

泡沫混凝土与钢丝粘结性能试验与模拟

为研究埋入深度与基材密度对钢丝拔出力的影响,试验制备3种不同容重泡沫混凝土,将3种埋入深度的镀锌钢丝垂直埋置在3种基材中.养护7 d,进行钢丝从泡沫混凝土中拔出试验,得到拔出力与拔出位移的关系曲线.结果分析表明:同容重等级泡沫混凝土,钢丝埋入深度越长,拔出力越大,拔出位移也越大;相同埋入深度下,泡沫混凝土容重等级越大,钢丝拔出力也越大,拔出位移也越大.为模拟钢丝拔出行为,基于试验数据建立了钢丝从泡沫混凝土中拔出的3阶段模型,模型计算结果与实测试验结果吻合良好.用该模型可模拟不同埋入深度的钢丝从不同容重的泡沫混凝土中拔出行为.基于模型计算,得到不同容重泡沫混凝土钢丝拔出力峰值与埋深的对应关系,以及钢丝数量与所能提供粘结强度的对应关系.     

铝合金板与混凝土的粘贴粘结强度研究

为了在提高加固钢筋混凝土梁承载力的同时具有很好的延性和耗能能力,特别是满足侵蚀环境及寒冷环境中加固工程的需要,采用铝合金板加固钢筋混凝土梁是一个很好的解决办法。铝合金板通过粘贴层将力传给钢筋混凝土梁,故铝合金板与混凝土的粘贴粘结性能决定了铝合金板加固钢筋混凝土梁的效果。铝合金板与混凝土的粘贴粘结强度作为铝合金板加固钢筋混凝土梁连接设计的基础,对其开展试验和理论研究。开展105个试件的铝合金板与混凝土面内单剪试验发现：对粘贴界面没有进行粗糙处理的试件发生了界面剥离破坏,其他试件均发生了混凝土层剥离破坏;界面剥离破坏的粘结性能远差于混凝土层剥离破坏,说明了对粘贴界面进行处理的必要性。通过试验得到铝合金板和混凝土连接的极限粘结荷载,根据铝合金板正应力的变化率与粘贴界面剪应力的关系,得到剪应力的分布曲线和有效粘结长度;假设剪应力沿有效粘结长度处处相等,得到了铝合金板与混凝土的粘贴试验粘结强度,并基于此讨论了界面处理、混凝土强度、铝合金板宽度、厚度和粘贴长度等因素对试验粘结强度的影响。结合试验数据的统计回归分析,提出计算铝合金板与混凝土的粘贴粘结强度的修正Niedermeier模型,得到了铝合金板与混凝土的有效粘结长度和粘贴粘结强度的理论计算公式,其理论值和试验值吻合较好,误差最大值为8.98%,平均值为0.004,标准差为0.041。研究成果为铝合金板加固钢筋混凝土梁的粘贴设计提供了理论基础。