8种丛生竹竹材物理力学性能研究

本文对华南地区8种典型丛生竹、3年生竹材的饱湿含水率、密度、顺纹抗压、顺纹抗拉、顺纹抗剪及抗弯强度等物理力学指标按照国家标准进行了综合分析和评价,结果表明:油丹竹的物理力学性能最优,其次是粉丹竹、巨龙竹和泰竹,从性能上看,可以考虑把这4个竹种作为材用竹进行推广种植。     

结构用侧压竹集成材强度取值研究

侧压竹是一种由竹片经胶合压制而成的竹集成材.为确定侧压竹集成材的强度指标,参照木材试验标准,对结构用侧压竹集成材试件进行了抗压强度、抗拉强度、抗弯强度、抗剪强度及弹性模量的试验实测,得到了侧压竹集成材清材的顺纹抗压强度、横纹弦向抗压强度、顺纹抗拉强度、横纹抗拉强度、抗拉弹性模量、抗弯强度、抗弯弹性模量、抗剪强度的平均值...     

重组竹抗压和抗弯力学性能试验研究

参考GB 1927~1943—1991《木材物理力学性能试验方法》、ASTM D143—1994(2007)《木材无疵小试样的试验方法》等,研究重组竹的受压、受弯力学性能,进行重组竹的力学性能试验,得到其顺纹抗压和抗弯强度及其弹性模量。试验结果表明:重组竹的抗压经历了弹性阶段、弹塑性阶段和塑性破坏阶段;顺纹抗弯经历了较长的弹性阶段后发生破坏。通过讨论重组竹结构的设计方法,给出以基于木材强度设计值计算方法为基础的重组竹的抗压强度、抗弯强度的建议设计值,为设计提供参考依据,并与其他几种胶合木、胶合竹材进行对比分析。研究表明,重组竹能满足建筑结构对其抗压、抗弯材料力学性能的要求。     

改性重组木力学性能与强度设计指标研究

以国产速生小径杨木为原材料制成的改性重组木具有缺陷少、强度高、强度变异性小等特点，是一种具有潜力的工程结构材料，近年来受到较多关注。为推动改性重组木在工程实践中的应用，对其进行了顺纹抗压、横纹抗压、顺纹抗拉、顺纹抗剪、抗弯强度以及抗弯模量等力学性能试验，研究了不同加载条件下的破坏模式，提出了改性重组木强度建议设计值。试验与分析结果表明，改性重组木抗弯强度为37.6MPa、弹性模量为21170MPa，显著高于天然木材；然而，该改性重组木较天然木材更易出现脆性破坏模式，在确定材料设计强度指标时应给予考虑。     

结构用侧压竹集成材强度取值研究

侧压竹是一种由竹片经胶合压制而成的竹集成材。为确定侧压竹集成材的强度指标,参照木材试验标准,对结构用侧压竹集成材试件进行了抗压强度、抗拉强度、抗弯强度、抗剪强度及弹性模量的试验实测,得到了侧压竹集成材清材的顺纹抗压强度、横纹弦向抗压强度、顺纹抗拉强度、横纹抗拉强度、抗拉弹性模量、抗弯强度、抗弯弹性模量、抗剪强度的平均值和标准值;以侧压竹集成材清材试件实测数据为基础,采用Pearson χ²方法,验证了侧压竹集成材的各项强度实测值的概率分布均服从正态分布N(μ,σ²);基于可靠度理论,考虑材料的天然缺陷、干燥缺陷、长期荷载等影响强度取值的因素,提出了考虑多因素影响的侧压竹集成材强度设计值的确定方法,给出了侧压竹集成材构件的强度标准值和强度设计值的建议数值。结果表明:侧压竹集成材的力学性能优良,可以作为建筑结构用材。     

结构用工程竹干湿循环老化耐久性试验研究

工程竹耐久性对结构安全性具有重要影响,环境湿度变化是影响生物质材料耐久性的重要因素之一。通过干湿循环人工加速老化试验研究胶合竹、重组竹、花旗松试件物理力学性能变化,研究结果表明,随着循环次数的增加,3种试件质量均有所减小,其中重组竹试件降幅最大;胶合竹、花旗松试件顺纹抗压强度小幅度减小,重组竹试件顺纹抗压强度增大; 3种试件抗弯强度均呈减小趋势;相比抗压性能,工程竹抗弯性能更易受湿度变化的影响。当工程竹结构应用于湿度变化较大的环境中时,需进行有针对性的防护,保证材料含水率稳定性。     

一种磷类防火涂料对花旗松力学性能和吸水性能的影响

通过顺纹抗压、顺纹抗剪和横纹抗拉等强度试验以及吸水性试验,研究了一种磷类防火涂料对花旗松力学强度性能和吸水性能的影响。材性试验结果表明,在实际工程结构设计中可不考虑该防火涂料对木材顺纹抗压强度、顺纹抗压弹性模量、顺纹抗剪强度、横纹抗拉强度材性指标的折减。吸水性试验结果表明,全涂刷后的试件,其吸水性在7 h内低于对照组试件,证明了该防火涂料具有一定的防水性。但浸泡24 h后其吸水性与对照组试件没有明显差别,说明其防水性已失效。     

PVA纤维高强混凝土的力学性能试验研究

对体积掺量为0～1.5%、基体强度为110MPa以上的PVA纤维高强混凝土(PFRHSC)进行了立方体抗压、轴心抗压、劈裂抗拉、抗弯性能和弹性模量的测试,并对PFRHSC梁弯曲韧性进行了试验研究。试验结果表明,PFRHSC立方体抗压强度和轴心抗压强度随纤维掺量的增加有一定的降低,弹性模量随着材料抗压强度的降低略有增加;PVA纤维对PFRHSC的劈裂抗拉、抗弯强度有显著的增强作用。     

结构用工程竹抗紫外线老化性能的试验研究

紫外线是导致材料老化的主要因素之一,通过人工加速老化试验,模拟太阳光中的紫外线辐射,加上温湿度循环变化的影响,测试未经防护处理的工程竹的物理力学性能,并与花旗松木材在紫外线辐射下的物理力学性能变化进行对比,评价胶合竹、重组竹、花旗松木材试样的抗紫外线老化性能。结果表明,花旗松木材颜色对紫外线辐射比较敏感,受辐射面有明显的颜色变深,在紫外线辐射下胶合竹也发生颜色变黄但没有花旗松木材严重,重组竹的颜色变化不明显;除顺纹抗压强度胶合竹降幅最大外,顺纹抗压弹性模量、顺纹抗拉强度、抗弯强度、抗弯弹性模量均为花旗松木材降幅最大。总体来说,重组竹的抗紫外线老化性能最优,但胶合竹、重组竹、花旗松木材这三种材料在紫外线辐射作用下均有不同程度的力学性能退化,用于室外环境时需要进行防护处理。     

竹材新用

南京林学院的科研人员,试制成功竹材胶合板。方法是先将竹材锯成1～2米长的竹段,削平竹节,刮去竹青,剖开竹筒,经热处理后将竹间展开,上胶热压而成。它的抗压、抗拉性能和静曲强度都胜过木质胶合板。国内专家鉴定认为这是一种新型的结构板。大约150     

楠竹加筋复合锚杆静力学性能试验研究

楠竹加筋复合锚杆是一种专门为土遗址加固而发明的新型锚杆,目前关于其力学性能研究尚不系统。本研究设计了单轴压缩试验、拉拔试验和三点弯曲试验,测试复合锚杆的静力学指标,分析锚杆的工作性能,为加固工程设计提供理论依据。压缩试验表明,径高比为1∶1和1∶2的复合锚杆试件的抗压强度分别是72.08MPa和43.48MPa,弹性模量分别是5.29GPa和5.25GPa。试件的压缩破坏形式是,带箍筋时发生散裂,不带箍筋时发生腰折破坏。拉拔试验表明,钢绞线受拉时复合锚杆内部界面上存在剪切应力峰,随着轴向荷载的逐渐增大,剪应力峰逐渐从邻近加载端向远离加载端的方向移动,平均最大剪切应力与锚杆长度呈指数关系。弯曲试验表明,复合锚杆试件弯曲过程中,内黏结剂与竹子界面剪切滑移变形大于钢绞线与内黏结剂界面的变形,过大的界面滑移和材料断裂是导致弯曲破坏的原因。研究认为,楠竹复合锚杆压缩强度较高,界面剪切强度较低,提高锚杆整体性能的措施包括增设端部锚定板、提高内黏结剂强度、提高钢绞线表面粗糙度等。建议锚杆吊装时宜多点捆绑,尽量保持直线状态,最大弯曲率不得超过2%。     

Experimental investigations on mechanical properties and column buckling behavior of structural bamboo

Bamboo, a fast‐growing natural material with a high strength‐to‐weight ratio, provides an environmentally friendly alternative for building construction. This paper presents experimental studies on natural bamboo and glued laminated bamboo (GLB) products in order to provide fundamental knowledge for the structural design of bamboo buildings. Tensile coupon tests and compressive tests were conducted on small clear specimens, and bending tests were conducted to evaluate the bending strength and modulus of elasticity for GLB beams. It was found that tensile strength in the transverse direction was very low. Therefore, in practical applications, it is recommended that the transverse loading in GLB should be addressed very carefully. Compressive axial tests were conducted to investigate the buckling behavior of natural Julong bamboo (Dendrocalamus giganteus). A sample design procedure against buckling was proposed on the basis of the test results. The mechanical properties and buckling analysis presented in this paper may provide guidance for more structural applications of bamboo in building constructions with enhanced structural performance. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

Influence of steel fibres on strength and ductility of normal and lightweight high strength concrete

This paper presents the results of a series of experiments conducted to investigate the effectiveness of fibre inclusion in the improvement of mechanical performance of concrete with regard to concrete type and specimen size. Lightweight aggregate concrete and limestone aggregate concrete with and without steel fibres were used in the study. The compressive strength of the concrete mixes varied between 90 and 115 MPa and the fibre content was 1% by volume. Splitting tests on prisms and three-point bending test on notched beams were carried out on specimens of varying sizes to examine the size effect on splitting strength, flexural strength and toughness.

The experimental findings indicate that the low volume of fibre has little effect on compressive strength but improve remarkably splitting tensile strength, flexural strength and toughness. The increase in splitting tensile strength, flexural strength and toughness index for lightweight concrete seems much higher than that of normal aggregate concrete.

The size effect on prism splitting tensile strength is not significant beyond a critical (transition) size. There are apparent size effects on flexural strength and toughness index. As the specimen size increases, splitting and flexural strengths appear to decrease, and fracture behaviour tends to be more brittle.     

加载速率对湿态混凝土强度的影响

首先研究了混凝土在自由吸水条件下的饱和度演化规律,然后对5种湿度状态下的混凝土进行了5种抗压加载速率下的单轴压缩试验和5种劈裂抗拉加载速率下的劈裂抗拉试验,最后建立了不同饱和度混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度随加载速率变化的预测公式,并分解了自由水与加载速率的独立效应.结果表明:相同加载速率下混凝土试件的抗压强度与劈裂抗拉强度均随饱和度的增加而降低;相同饱和度下混凝土试件的抗压强度与劈裂抗拉强度均随加载速率的提高呈近似指数关系增长;相同饱和度下混凝土劈裂抗拉强度随加载速率的变化幅度较抗压强度更为显著.     

复杂动荷载作用下全级配混凝土损伤机理细观数值试验

提出了一种适用于复杂应力状态下的双折线弹性损伤模型,对混凝土试件进行了轴向拉压细观数值模拟试验,同时探讨了复杂应力状态下混凝土损伤破坏机理。然后基于实际工程采用的混凝土细观动态参数试验实测值,利用细观数值模型对循环荷载作用下全级配大坝混凝土试件进行了弯折损伤破坏模拟。其数值计算结果与材料试验测的数据吻合较好,进一步验证了在循环动荷载作用下预静载对动弯拉强度也存在强化现象。本文轴向拉压细观数值模拟试验表明,细观界面黏结强度是控制混凝土宏观抗压强度和宏观抗拉强度的关键参数,而黏结面泊松比的大小对混凝土宏观抗压强度影响很大。这个研究结果表明,混凝土材料受拉破坏机制与剪切破坏机制在本质上可统一为受拉破坏机制。     

结构用胶合竹力学性能试验研究

格鲁斑胶合竹是一种天然竹纤维增强复合材料,为研究其受拉、受压、受弯及受剪等基本力学性能,综合参考《木材物理力学性能试验方法》、《木材无疵小试样的试验方法》等,进行了格鲁斑胶合竹材力学性能试验,得到了格鲁斑胶合竹抗压强度、弹性模量、抗弯强度、抗剪强度值,通过分析获得了较高拟合优度的抗拉强度和弹性模量与荷载-主纤维角度变化关系的指数拟合曲线。试验结果同时指出冷压胶合面对格鲁斑胶合竹材抗压强度有较强的削弱作用。最后,在对胶合竹结构设计方法讨论的基础上,给出了以中国木材容许应力设计方法为基础的格鲁斑胶合竹的容许设计应力建议值,并与其他几种胶合木材料进行了对比,表明格鲁斑胶合竹材能够满足建筑结构对材料主要力学性能的要求。     

超高性能混凝土高温后残余力学性能试验研究

测定了抗压强度高于140MPa的含粗骨料超高性能混凝土和活性粉末混凝土遭受高温作用后的残余抗压强度、残余劈裂抗拉强度和残余断裂能。结果显示,两种超高性能混凝土的残余强度均随着目标温度的升高而呈现先增大再降低的趋势,而残余断裂能均随着目标温度的升高逐渐降低。各目标温度下,含粗骨料超高性能混凝土的残余抗压强度均高于活性粉末混凝土,但其残余劈裂抗拉强度和断裂能低于后者。活性粉末混凝土在300℃临界温度下的峰值残余抗压强度和峰值残余劈裂抗拉强度分别比常温时提高了26.8%和19.3%,800℃高温后的强度损失率分别为72.3%和81.4%。含粗骨料超高性能混凝土在400℃临界温度下的峰值残余抗压强度和在300℃目标温度下的峰值劈裂抗拉强度分别比常温时提高了34.0%和6.8%,800℃高温后的强度损失率分别为70.2%和84.9%。所以,对于有抗火灾高温要求的工程结构,含粗骨料超高性能混凝土适合用于受压构件,而活性粉末混凝土适宜于抗弯构件。     

Highly flowable reactive powder mortar as a repair material

A reactive powder mortar (RPM) with a flow value of 200% and a compressive strength of 75 MPa is proposed. A series of slant shear, rebar pull-out and tensile strength tests were performed on cylindrical specimens repaired using the proposed highly flowable RPM. Results were compared with tests on specimens repaired using epoxy resin. The experimental results indicate that the slant shear strength of cylindrical specimens repaired using RPM could be as high as specimens repaired using epoxy resin. The highly flowable RPM provides much higher rebar pull-out forces and tensile strengths in cylindrical specimens compared to epoxy resin specimens. It was found that the rebar pull-out force and corresponding failure mode of the cylindrical specimens repaired using RPM were affected significantly by the cross-sectional area of the rebar used. As a result, the highly flowable RPM is an adequate repair material that can be utilized for concrete structures.     

锈蚀后钢纤维和钢纤维混凝土的力学性能

通过对剪切型、铣削型、切断型3种钢纤维和钢纤维混凝土的快速锈蚀试验,研究了锈蚀前后钢纤维的外观、弯折性能和抗拉强度的变化,以及钢纤维混凝土经过不同锈蚀时间后的抗压强度和抗拉强度的变化规律.结果表明:随锈蚀时间的增加,钢纤维的锈蚀程度逐渐增大,弯折性能和抗拉强度逐渐降低,钢纤维混凝土的抗压强度和抗拉强度随之减小.但是抗压强度和抗拉强度的变化规律有所不同,当锈蚀时间较短时,抗压强度变化不明显,在锈蚀时间超过60d以后,抗压强度显著降低.而抗拉强度随锈蚀时间的增加逐渐下降.锈蚀时间相同时,抗拉强度的降低幅度比抗压强度的降低幅度小.切断型钢纤维的抗锈蚀能力相对较好,剪切型和铣削型钢纤维的抗锈蚀能力相对较差.     

振捣时间对橡胶集料混凝土强度及橡胶颗粒均质性的影响

由于橡胶颗粒较轻,橡胶集料混凝土在振捣密实时橡胶颗粒存在上浮现象。对不同振捣时间成型的混凝土,进行了湿体积密度、强度及颗粒均质性的对比试验。结果表明,机械振捣时间少于30s,抗压和劈拉强度都小于人工插捣成型的混凝土,且振捣时间越短,强度越低。当振捣时间为30s时,劈拉强度达到最大值。振捣时间在30～60s范围内,抗压强度随振捣时间的延长而逐渐提高,且强度增长的幅度逐渐增大,但劈拉强度却是递减的;随振捣时间的延长,体积密度逐渐增大,橡胶颗粒上浮现象逐渐明显。橡胶集料混凝土的适宜振捣时间为30～40s。