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。     

用无机胶粘贴CFRP布加固混凝土板抗火性能试验研究

针对粘贴CFRP布用有机胶软化点过低的问题,研制出600℃时强度不低于常温强度的无机胶。为探索用无机胶代替有机胶粘贴CFRP布提高加固结构抗火性能的可行性,进行了5块用无机胶粘贴CFRP布加固混凝土板的抗火试验。考虑到高温时CFRP布在绝氧条件下强度降低较为缓慢的特点,试验前分别选用厚型隧道防火涂料和厚型钢结构防火涂料对其进行防火保护。试验板先按ISO 834标准升温曲线升温1.5h,再自然降温1.0h。各板底纵向CFRP布经历最高温度为90~300℃,火灾下跨中最大新增位移介于计算跨度的1/438~1/95。经历火灾后,CFRP布完好,无机胶与混凝土板可靠粘贴。试验结果表明:采用无机胶粘贴CFRP布加固混凝土板,厚型隧道防火涂料和厚型钢结构防火涂料均能达到对CFRP布进行控温和绝氧的目的,前者防火效果明显优于后者;用无机胶粘贴CFRP布加固混凝土板采用防火涂料保护后,火灾下和火灾后CFRP布与混凝土板均可有效共同工作。     

无机胶粘贴碳纤维布加固板防火涂层厚度取值

为确保火灾下用无机胶粘贴的碳纤维布能正常发挥加固作用,保证结构安全,需要选用一定厚度的厚型防火涂料作为碳纤维布的防火保护层.基于对加固板高温变形限制的考虑,采用ABAQUS对其高温变形进行试算,提出以板底温度415℃作为控制温度计算涂料厚度的原则.采用ABAQUS对加固板温度场进行分析,表明涂料厚度、导热系数以及受火时间是影响板底温度的主要因素,因而决定涂料保护层厚度的关键因素为导热系数和受火时间.在此基础上,按耐火时间和涂料导热系数的不同,分涂料品种并考虑相应构造要求的基础上,给出基于温度控制的防火涂料保护层厚度取值建议.     

用无机胶粘贴CFRP布加固混凝土板火灾后受力性能

研发了600℃时强度不低于常温强度的无机胶,并用其粘贴CFRP布加固混凝土板。对4块已进行过火灾下耐火性能试验的加固板进行了火灾后受力性能试验。描述了用无机胶粘贴CFRP布加固混凝土板火灾后受力破坏过程,获得了加固板火灾后受弯承载力试验值和荷载-跨中位移变形曲线。进行了加固板火灾后受弯承载力分析。试验与分析表明,在CFRP布历经温度低于300℃时,用无机胶粘贴的CFRP布与混凝土板火灾后仍能共同工作,CFRP布的强度能够充分利用。在此基础上,提出了与试验结果吻合较好的承载力计算公式和刚度计算方法。     

内掺渗透结晶型防水材料混凝土自愈性能研究

为了更好地阻止混凝土裂缝导致混凝土结构耐久性的劣化,试验将水泥基渗透结晶型防水材料(CCCW)内掺入混凝土中,研究该材料对混凝土裂缝自愈合性能的影响。试验采用内掺量为0%、1%、2%、3%的水泥基渗透结晶型防水材料的混凝土,通过对其抗压强度回复率,劈裂抗拉强度回复率和二次抗渗压力的测定,确定了该材料的最佳掺量,并采用扫描电镜对其微观结构进行了分析。试验结果表明,内掺量为1%的水泥基渗透结晶型防水材料的混凝土自愈合性能最佳,混凝土内部晶体的数量增加和形貌改变是其自愈合性能提高的根本原因。     

碱激发昆钢矿渣水泥高温抗压强度实验研究

为更广泛了解碱矿渣水泥耐高温性能,选用水玻璃和氢氧化钠分别激发昆钢矿渣,探究两种激发剂作用下碱矿渣水泥高温劣化程度,以及在不同碱含量、不同水胶比和不同水玻璃模数时强度随温度的变化规律。实验结果表明,两种碱激发昆钢矿渣水泥随着温度升高强度均较大幅度降低,耐高温性能不佳。在两种激发剂分别作用下,不同碱含量时常温强度越高的碱矿渣水泥高温强度降幅均越大,不同水胶比时碱矿渣水泥高温强度降低幅度均与温度区段相关。在水玻璃为激发剂作用下,水玻璃模数越大,碱矿渣水泥高温强度降幅越小。在相同碱含量和水胶比下,水玻璃激发昆钢矿渣水泥耐高温性能明显好于氢氧化钠激发。     

火灾高温后混凝土的强度恢复试验北大核心

进行了经历不同高温以及在不同冷却方式下混凝土经过不同养护方式后强度恢复试验,养护方式反映了外部水分补给到混凝土内的含量差异。试验表明,外部补给到高温后混凝土内的水分须达到一定含量,才有利于混凝土强度恢复。经过合适养护后,经历600℃高温后的自然冷却混凝土28 d时完全可达到甚至超过未经高温的原始强度,同样情况下的水冷却混凝土60 d时至少可达到原始强度的85%以上。虽然高温后水冷混凝土初期强度远低于自冷混凝土,但在合适养护后,相对于高温后初始强度而言,水冷混凝土强度恢复幅度高于自冷混凝土。经合适养护的混凝土强度恢复幅度随温度增高而增加。经历过高温度(750℃)后,水泥和砂石损伤过大,混凝土强度恢复机理比较复杂,需要进一步研究。     

框支复合墙梁试验研究及其有限元分析

进行了三个1/2比例的两跨两层和一个1/3比例的两跨三层的框支密肋复合墙梁的模型试验,分析了其抗震性能;借助大型通用有限元软件ANSYS进行了非线性有限元模拟计算。分析表明,模拟计算与试验结果吻合较好。     

Experimental research on refractory performance of reinforced concrete beams strengthened with CFRP sheets bonded with an inorganic adhesive

To meet the requirement of fire endurance for concrete structures strengthened with CFRP sheets, this study develops an inorganic adhesive whose strength at 600 ℃ is not lower than that at normal room temperature. The inorganic adhesive is then used to bond CFRP sheets on reinforced concrete beams in order to strengthen them. The fire protection of the CFRP sheets is done using the thick-type fireproofing coatings for tunnel ( TFCT) and steel structure ( TFCSS) respectively. Four specimens are tested in the furnace together. Specimens are exposed to fire for 1. 5 h in according to the ISO834 standard fire curve,and then naturally cooled for 1 h. In the tests,the largest displacements at the mid-span positions of specimens are only from 1 /1400 to 1 /318 of actual span corresponding to the highest temperatures from 300 ℃ to 470 ℃. After the specimens are naturally cooled to the normal temperature and the fireproofing coatings are then removed,it can be seen that the CFRP sheets keep in a good state,which indicates that CFRP sheets can be tightly bonded on the concrete and work well together with the concrete beams during and after fire. Besides,the tests also verify that the fire performance of TFCT is superior to TFCSS for the strengthened beams.     

无机胶粘贴CFRP布加固梁火灾后受力性能试验

目前粘贴碳纤维(CFRP)布加固混凝土结构多采用环氧类有机胶,但其软化温度过低,多为60～80℃,用环氧类有机胶粘贴CFRP布加固混凝土结构难以满足耐高温要求.为此,研发了600℃时强度不低于常温强度的无机胶,并用其粘贴CFRP布加固混凝土梁.对4根已进行过火灾下耐火性能试验的加固梁进行火灾后受力性能试验,描述加固梁火灾后受力破坏过程,获得了火灾后受弯承载力试验值和荷载-跨中位移变形曲线,进行了受弯承载力分析,提出正截面承载力计算公式和构件刚度计算方法.试验与分析表明,当CFRP布历经的温度高于300℃时,CFRP布的强度不能充分利用,加固性能有所下降.相关公式计算值与试验结果吻合较好,可用于该类加固梁火灾后正截面承载力和构件刚度的计算.