混凝土损伤自修复仿真分析与试验研究

利用修复胶粘剂对裂缝的填充及修复特性,研究了一种内置胶囊自修复混凝土。通过有限元分析软件ANSYS,对内置胶囊混凝土的损伤自修复全过程进行了计算分析,揭示了损伤自修复的机理。通过试验验证了计算分析方法的正确性和合理性。试验结果表明:内置胶囊混凝土具有良好的自修复能力,一旦混凝土中出现损伤或裂缝,修复胶囊及时破裂,其中的修复胶粘剂流出,使其修复;修复后的混凝土试件,其性能有所提高。     

混凝土裂缝自修复技术试验研究

文中通过试验研究了混凝土裂缝的自修复技术。制作了四个混凝土标准试件,内置空心玻璃管,分别在修复空心玻璃管中注入环氧树脂、丙烯酸酯胶粘剂。通过抗压试验比较了这两种胶粘剂的修复效果,研究玻璃管布置位置对试件承载力恢复和提高能力的差异。试验结果表明,通过内置含有修复胶粘剂的玻璃管使混凝土裂缝自愈合是可行的;环氧树脂胶粘剂比丙烯酸酯胶粘剂的修复效果要好;将含有修复胶粘剂的玻璃管布置在可能开裂部位更能满足修复要求。     

自修复混凝土修复效果影响因素的试验研究

为探究外界环境条件、裂缝初始宽度大小、玻璃纤维管的放置方式这3种因素对内置玻璃纤维管自修复混凝土修复效果的影响,以长城717为修复胶黏剂,以玻璃纤维管为载体制备自修复混凝土试件进行自修复试验.用修复后试件的抗折强度f1与对照组试件初始抗折强度f的比值η来表征修复效果,分析了3种因素与修复效果之间的关系.结果表明:修复效果随着外界环境条件(温度)的升高而增加,在特定的玻璃纤维管放置方式和预压荷载条件下,温度为30℃时的修复效果比-15℃时的修复效果最高提高了13.3%;在一定裂缝宽度范围内,裂缝初始宽度越小,修复效果越好,自修复混凝土能够修复裂缝初始宽度为1.0mm及以下范围内的微裂缝;玻璃纤维管的放置方式为梯形时的修复效果高于放置方式为菱形时的修复效果;当裂缝初始宽度达到约2.0mm时,玻璃纤维管的放置方式对自修复效果起主导作用.     

基于不同湿度环境下高分子修复剂对混凝土裂缝自愈合性能的影响研究

通过检测表观形貌特征、气体渗透性、水分传输性和抗压强度的变化，系统研究了不同湿度环境下混凝土损伤劣化规律和裂缝修复机理，揭示了在不同湿度环境下环境响应型高分子修复剂对损伤混凝土自愈合的激励机制；同时，结合扫描电子显微镜、能谱分析和X射线衍射研究了裂缝自愈合的微观结构和演变机理。结果表明：自然空气和相对湿度30%的养护环境不利于混凝土裂缝的自修复行为；随着养护湿度的增加，混凝土裂缝修复率不断增大，潮湿环境有利于环境响应型高分子修复剂充分发挥激励作用，促进裂缝自愈合特性，延长服役寿命；浸水环境下高分子修复剂的修复效果最佳，裂缝愈合率可达70.38%,其耐久性和抗压强度等性能都明显优于素混凝土；裂缝愈合的主要原因是修复剂吸水膨胀，大量碳酸钙和钙矾石等凝胶沉淀物填充裂缝；混凝土裂缝自修复行为是物理变化和化学变化共同作用的结果。     

自愈合防水混凝土的应用研究

自愈合防水混凝土包括水化反应型、微胶囊机制、微纤维机制和微生物等类型,文章重点介绍了微生物自愈合防水混凝土的作用原理,并通过试验测试了含有巴氏芽孢杆菌的微生物自愈合防水混凝土对裂缝的修复效果。结果表明,含有巴氏芽孢杆菌的微生物自愈合防水混凝土可通过细菌诱导生成碳酸钙沉淀封堵裂缝,在裂缝自愈合性能方面远超普通混凝土。     

检验混凝土梁自修复效果的试验研究

在修复玻璃管中分别灌入聚氨酯胶粘剂和氰凝胶粘剂，使混凝土简支梁形成自我修复能力，通过三分点弯曲试验，从承载力和挠度两方面，分析两种胶粘剂对梁的自修复效果。     

用环氧胶修复混凝土接缝

<正> 灌注环氧胶是修复结构混凝土的一种通用而经济的方法。过去十年间,这一方法成功地应用于桥梁、房屋、纪念碑等建筑物的修复工程。这种修复工艺不仅可以消除钢筋混凝土梁受弯产生的裂缝,而且可以提高已遭受损伤的混凝土的强度。从抗剪试验结果证明,这种工艺用于修复混凝土的接缝及修复组合结构的预制混凝土与现浇混凝土的接缝,都是十分有效的。     

碳纤维复材修复损伤钢筋混凝土梁抗弯性能试验研究

通过对碳纤维复材(CFRP)修复钢筋混凝土损伤梁与未加固梁的抗弯性能试验,分析了CFRP修复对损伤梁在裂缝开展、承载能力、最大裂缝宽度以及挠度等方面的影响。试验结果表明:损伤梁在修复后,承载力和刚度都有显著提高,同时挠度和裂缝宽度有明显减小,说明采用CFRP修复损伤梁以提高其抗弯性能的方法是可行的。基于试验结果和理论研究基础对损伤修复梁的承载力进行了分析,计算结果与试验结果吻合较好。     

玄武岩纤维混凝土梁裂缝和变形试验研究

为研究玄武岩纤维的掺入对钢筋混凝土梁裂缝和变形的影响,以玄武岩纤维体积掺率和纤维长度为变化参数,设计制作5根试验梁,通过静载试验获得了玄武岩纤维混凝土梁在受力过程中的裂缝分布、裂缝宽度和跨中挠度等试验数据,并与普通混凝土梁进行对比。基于试验数据分析结果提出了玄武岩纤维混凝土梁最大裂缝宽度和短期刚度计算方法。结果表明:玄武岩纤维的掺入可有效阻止钢筋混凝土梁裂缝的开展并提高梁构件的延性。     

仿生自愈合混凝土的研究进展

本文介绍了国外一种具有强度自愈合智能混凝土的研究状况,在这种自愈合混凝土结构中嵌入了充满裂缝修复剂的空心材料,且通过使用内含裂缝修复剂的空心玻璃纤维的实验验证了上述方法的可行性,分析了这些方法中所存在的问题及其应用价值,展望了智能混凝土的发展趋势和应用前景。     

预埋管混凝土裂缝灌浆修补技术试验研究

预埋管混凝土裂缝灌浆修补技术,是混凝土裂缝修补技术中的一种新尝试,同时也为新型自愈合仿生混凝土材料的研究和开发作前期准备。测试了不同稀释剂、固化剂及增韧剂综合改性的环氧树脂多组配方灌浆液的性能,对通过预埋玻璃管模拟灌浆修补混凝土裂缝的效果与通过缝面灌浆修补混凝土裂缝的效果进行了比较。     

混凝土裂缝自愈合的研究与进展

所谓自愈合是指当混凝土结构开裂其本身会自动修复裂缝。本文介绍了混凝土裂缝自愈合的相关研究,包括对混凝土天然愈合能力的研究,仿生自愈合的研究及在水泥基中掺入特殊材料实现自愈合的研究。然后进行了总结分析并对这一领域的研究进行了展望。     

腐蚀钢筋混凝土结构的修复技术的研究

钢筋混凝土腐蚀破坏已成为威胁全世界钢筋混凝土结构耐久性的主要灾害,对腐蚀钢筋混凝土结构的修复技术的研究具有重要的应用价值。通过制作3根钢筋混凝土梁,采取不同的修复方法对3根试件进行修复,养护1周～2周后分别进行弯曲试验,直至破坏,将实验所得的极限承载力结果进行对比。结果表明,采用环氧树脂砂浆修复的梁的承载力大于普通砂浆,修复过的梁的承载力大于未修复的试件,因此可用于工程实践。     

碳纤维布加固修复钢结构粘结界面受力性能试验研究

采用粘贴碳纤维增强复合材料技术对损伤钢结构进行修复 ,可以有效地恢复结构承载力。通过试验和解析方法对粘贴碳纤维布加固修复钢结构技术的粘结界面受力性能进行了分析 ,提出粘结界面剪切应力的计算公式 ,并在实际算例中取得了与试验较为吻合的结果 ;同时 ,初步探讨了不同粘贴参数对复合构件粘结界面应力的影响 ,为实际结构的加固修复提供了理论依据     

Experimental flexural behavior of SMA-FRP reinforced concrete beam

The most critical drawback in currently used steel reinforcement in reinforced concrete (RC) structures is susceptibility to accumulation of plastic deformation under excessive loads. Many concrete structures due to damaged (yielded) steel reinforcement have undergone costly repairs and replacements. This research presents a new type of shape memory alloy (SMA)-based composite reinforcement with ability to withstand high elongation while exhibiting pseudo-elastic behavior. In this study, small diameter SMA wires are embedded in thermoset resin matrix with or without additional glass fibers to develop composite reinforcement. Manufacturing technique of new proposed composite is validated using microscopy images. The proposed SMA-FRP composite square rebars are first fabricated and then embedded in small scale concrete T-beam. 3-point bending test is conducted on manufactured RC beam using a cyclic displacement controlled regime until failure. It is found that the SMA-FRP composite reinforcement is able to enhance the performance of concrete member by providing re-centering and crack closing capability.     

国外碳纤维增强复合材料加固补强结构的发展趋势

碳纤维增强复合材料在土木工程领域中的应用，主要集中于碳纤维增强混凝土和碳纤维加固补强结构两方面,本文针对碳纤维加固结构的特点，介绍了国外碳纤维增强材料加固补强结构的研究状况及其在实际工程中的应用，并对碳纤维加固补强结构的发展提出了几点看法。     

去除局部破损混凝土后钢筋混凝土梁受弯性能理论分析

在钢筋混凝土梁修复加固的过程中 ,常常可能去除梁上部分破损的混凝土 ,使钢筋外露 ,在荷载作用下 ,造成梁的力学性能发生变化。基于对钢筋混凝土梁变形分析 ,利用数值分析方法 ,详细讨论了在忽略梁剪切变形的条件下 ,去除局部破损混凝土、受拉钢筋暴露的钢筋混凝土梁的理论分析方法。给出了计算去除局部破损混凝土、部分受拉钢筋暴露的钢筋混凝土简支梁挠度和承载力的具体分析步骤和计算公式 ,计算结果和试验结果吻合良好。     

体外预应力加固带缝简支梁加载分析

运用ANSYS有限元软件对体外预应力加固的带缝简支梁进行了非线性有限元分析。模型中考虑了材料非线性、几何非线性和材料接触的影响。分析了模型在施加预应力及外载作用过程中应力、挠度的变化,并与尺寸相同的无缝简支梁进行了对比分析,可为体外预应力加固带缝简支梁在实际工程中应用提供参考。     

玄武岩纤维增强聚合物筋钢纤维高强混凝土梁受弯试验及裂缝宽度计算方法研究

纤维增强聚合物(FRP)筋混凝土梁受弯挠度过大、裂缝过宽等缺陷严重影响其正常使用性能，为此，将具有优良抗裂与阻裂性能的钢纤维混凝土用于FRP筋混凝土梁，可以有效限制其挠度与裂缝的发展。通过12根玄武岩纤维增强聚合物(BFRP)筋/钢筋钢纤维高强混凝土梁的受弯性能试验，研究了钢纤维体积率、受拉区钢纤维高强混凝土层厚度、BFRP筋配筋率对BFRP筋钢纤维高强混凝土梁裂缝分布与宽度的影响。结果表明，钢纤维的加入能够有效抑制BFRP筋高强混凝土梁的裂缝开展，减小裂缝间距、宽度和裂缝宽度差异性，当荷载为100 kN时，钢纤维体积率为0.5%~2.0%的钢纤维高强混凝土梁的裂缝宽度减小了25.22%~54.78%，裂缝宽度标准差减小了10.00%~68.18%；当受拉区钢纤维混凝土层厚度达到梁截面高度的57%时，其阻裂与限裂效果与全截面掺加钢纤维的效果接近，表明在受拉区中掺加钢纤维以限制BFRP筋混凝土梁裂缝的发展是经济可行的。基于试验和相关文献研究结果，提出了考虑钢纤维影响的BFRP筋钢纤维高强混凝土梁最大裂缝宽度的建议计算方法，该建议方法的计算值与试验值吻合良好。     

Acoustic emission analysis for the quantification of autonomous crack healing in concrete

As half of the annual construction budget is spent on remediation of existing structures, self-healing of concrete, which is very sensitive to cracking, would be highly desirable. In this research, encapsulated healing agents were embedded in the concrete matrix in order to obtain self-healing properties. Upon cracking, the capsules break and the healing agent is released, resulting in crack repair. The efficiency of this crack healing technique was evaluated by means of mechanical tests and by using acoustic emission analysis. It was shown that due to autonomous crack repair, more than 80% of the original strength and stiffness can be regained. Events with an energy higher than the energy related to concrete cracking indicated breakage of the capsules. Upon reloading of beams with untreated cracks, the released energy was lower compared to beams with healed cracks. From this study it was shown that AE is a suitable technique to evaluate self-healing of cracks in concrete.