树脂对竹纤维耐碱性和界面黏结性能的影响

为提升竹纤维耐碱性及其在水泥基复合材料中的界面性能,研究了树脂类型对竹纤维在碱性环境中长期力学性能和界面性能的影响.结果表明:经过环氧树脂、乙烯基树脂和呋喃树脂浸渍后,竹纤维的抗拉强度分别增长了132.42%、36.96%和30.60%;在Ca(OH2)溶液中浸泡60 d后,3种竹纤维的抗拉强度保有率分别为55.91%、59.71%和29.49%;与未浸渍树脂竹纤维相比,浸渍树脂竹纤维与基体的黏结强度分别提升了4.62、3.47、1.87倍,乙烯基树脂对竹纤维耐碱性的提升效果最为显著.

多因素复合环境下钢筋与混凝土黏结性能研究进展

为了探究多因素复合环境下钢筋-混凝土黏结性能的研究进展,在单调荷载和重复荷载下对不同环境(如冻融循环、干湿循环、氯盐侵蚀、硫酸盐侵蚀、碳化以及持续荷载等)多因素复合作用下带肋钢筋-混凝土的黏结特点、黏结强度以及黏结应力预测公式进行了归纳、总结和分析,并对不同环境因素作用下影响钢筋-混凝土黏结性能的原因进行了梳理和解释。结合文献和工程的实际需要,指出了多因素复合环境下钢筋-混凝土黏结性能研究中需进一步待解决的问题。最后提出,由于多因素复合环境作用的复杂性,现有的研究虽然发现了一些规律,但结论较为分散,差异性较大,还有待于后续开展进一步的科学研究。

钢纤维对混凝土力学性能与黏结性能的影响

为探究钢纤维对混凝土力学性能与黏结性能的影响机理,对不同钢纤维掺量的混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度和黏结抗拉性能进行试验研究。结果表明,钢纤维的掺入使混凝土抗压强度先提升后降低,劈裂抗拉强度明显增长,在破坏-黏结界面可显著提升黏结抗拉性能,但钢纤维掺量过多可能削弱对黏结抗拉强度的增强效果;此外,钢纤维的掺入还显著提高了混凝土的抗裂性能。

氯盐环境下UHPC-NC界面黏结性能试验研究

氯盐环境作为一种较为常见的化学侵蚀环境,研究其对超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)和普通混凝土(normal concrete,NC)界面耐久性能的影响对于UHPC加固混凝土结构和UHPC-NC组合结构的工程应用均具有重大的现实意义.基于此,通过在常规环境以及氯盐环境下的推出试验,获得了干湿循环次数(0次、25次、50次)、氯盐浸泡天数(0 d、50 d、100 d)及界面处理方式(钢丝刷刷毛、高压水射流冲毛、表面缓凝处理)对UHPC-NC界面黏结强度、界面黏结刚度及界面黏结滑移曲线的影响.结果表明:在100 d试验周期内,干湿循环及氯盐浸泡作用造成的界面黏结强度损失率不超过20%;氯盐环境作用时长的增加会导致界面黏结刚度的降低;随着界面粗糙度的增加,UHPC-NC试件的界面黏结强度以及界面黏结刚度均会增加;界面粗糙度的提高有助于界面抗氯盐侵蚀能力的提升.受到界面处理方法的影响,UHPC-NC试件经历干湿循环及氯盐浸泡后,荷载滑移曲线呈现2种不同的形式,分别对应光滑界面(钢丝刷刷毛界面)和其他界面(高压水射流冲毛界面和缓凝剂处理界面).各组试件的黏结滑移曲线在荷载到达峰值前趋于一致;荷载到达峰值后,前者存在荷载骤降段及持荷段,后者则随着滑移量的增加荷载不断降低.根据UHPC-NC黏结滑移曲线特征,提出了黏结滑移建议模型.

极地低温下CFRP筋与混凝土黏结性能数值分析

为进一步了解极地低温下碳纤维增强复合材料(CFRP)筋与混凝土的黏结性能,在现有试验的基础上,采用ABAQUS软件建立考虑CFRP筋表面特征的数值模型,分析64种工况,研究低温下CFRP筋直径、肋高、肋宽与混凝土保护层厚度等参数对黏结性能的影响。结果表明:考虑CFRP筋表面特征的数值模型可以较好地表征CFRP筋与混凝土之间的应力传递,能够反映低温下CFRP筋与混凝土的损伤情况与黏结破坏机制;低温可显著提高CFRP筋-混凝土的黏结强度;在低温下,随着CFRP筋直径的增加,CFRP筋与混凝土的黏结强度降低,同时弱化了低温对黏结强度的增强效应;随着CFRP筋肋高的增加,CFRP筋-混凝土的低温黏结强度呈现先提高后降低的趋势,肋高为筋材直径8%时黏结强度达到最大值;CFRP筋肋宽的变化主要影响黏结滑移曲线的形状;相比常温试件,在低温下试件发生拔出破坏时的混凝土保护层厚度更大。

极地低温下混凝土填充GFRP拉挤管黏结性能试验研究

纤维增强聚合物(FRP)管与混凝土之间的界面黏结是二者之间荷载传递的必要条件和共同作用的重要前提.为了探究混凝土填充GFRP管(CFFT)在极地等严寒环境下的黏结性能,在20~-80℃的不同低温条件下,对12个圆形和16个方形CFFT进行了推出试验,得到了GFRP管-混凝土界面的黏结-滑移曲线和典型破坏模式.研究了低温水平(T=20℃、-30℃、-60℃、-80℃)、界面类型(黏砂和未黏砂)、径厚比(D/t=30.0、31.3、37.5、50.0)、截面类型(圆形、方形)和FRP管制造工艺(拉挤成型、纤维缠绕)对黏结性能的影响.试验结果表明:除推出破坏外,部分方形黏砂试件表现为角部开裂;低温改善了GFRP管与混凝土的黏结性能,且20~-60℃温度段对黏结性能的影响强于-60~-80℃温度段;黏砂可显著提高CFFT的界面黏结强度(-60℃下,圆形黏砂试件黏结强度可增加到未黏砂试件的2.18倍,方形黏砂试件黏结强度可增加到未黏砂试件的7.93倍);D/t与黏结强度呈负相关;圆形CFFT的黏结强度高于方形CFFT;拉挤管的黏结强度低于纤维缠绕管,这表明GFRP管-混凝土的界面黏结强度主要受摩擦力(环向约束压力)影响.最后在试验的基础上,提出了CFFT在低温下黏结强度的预测模型.本研究可为CFFT构件在极地低温下的应用提供参考.

聚氨酯类聚合物砂浆-混凝土界面黏结性能与变形特征试验研究

聚合物砂浆(polymer mortar,PM)因其良好的气密性、抗裂性和变形适应性被认为是一种极具发展潜力的建造压缩空气储能(compressed air energy storage,CAES)人工硐室储气库密封层的可选材料之一。为探究聚氨酯类聚合物砂浆(polyurethane polymer mortar,PPM)与人工硐室储气库衬砌混凝土之间的黏结性能和变形适应性,采用室内试验和数值模拟方法,研究了PPM中粉料和聚合物含量以及配比变化对PPM-混凝土界面的黏结性能和变形性能的影响规律,并分析了界面的破坏特征和破坏机制。研究结果表明:PPM-混凝土界面破坏型式主要表现为界面两侧材料的分离;界面剪应力-位移关系在应力峰值前呈现两阶段近似线性变形特征,界面破坏剪切应变最大值可达11.05%;粉料和聚合物含量以及配比变化对界面黏结强度都有重要的影响,最高黏结强度约为1.21MPa,最低平均黏结强度为0.237MPa。PPM-混凝土界面强度和变形性能可满足CAES地下储气库的建库要求。

疲劳加载历史对型钢再生混凝土黏结性能的影响

型钢再生混凝土结构既可以实现废弃骨料的再生利用,又具有较高的刚度、承载力及良好的抗震性能,是一种兼顾节能环保与结构性能的新型组合结构。为了研究疲劳加载历史对型钢再生混凝土黏结性能的影响,文章设计了梁式试件,并研制了一种带有球铰的梁式加载装置,先对试件进行了以加载频率和应力水平为关键参数的200万次疲劳加载,而后进行静力加载。试验结果表明:试件最终破坏模式为静力荷载作用下的黏结滑移破坏,证明文章的试件设计和加载方案的有效性。经历疲劳加载后,试件的破坏过程与原静力试验相似;型钢应变和滑移沿锚固长度方向上的分布规律与原静力试验相同,均在荷载上升段呈负指数分布,在荷载下降段呈线性分布;一定范围内,增大应力水平和加载速率,试件剩余承载力降低。

AAR与锈蚀对钢筋-混凝土黏结性能的耦合劣化试验研究

为研究碱骨料反应(Alkali-Aggregate Reaction,AAR)和锈蚀对钢筋-混凝土黏结性能影响的损伤机理,试验制备了一系列不同钢筋直径的混凝土拉拔试件,通过测量混凝土的膨胀量、钢筋锈蚀质量损失以及相应的拉拔试验,评估不同程度损伤对黏结性能的影响。得到了耦合损伤下碱骨料膨胀和钢筋锈蚀对黏结性能影响的量化结果,并阐明了黏结性能的劣化规律。结果表明:短期耦合损伤下,AAR凝胶和锈蚀产物填充混凝土孔隙以提高黏结强度;随着损伤程度加剧,反应产物膨胀应力释放,黏结强度开始下降。长期耦合损伤作用会严重劣化混凝土性能,造成混凝土黏结性能严重劣化。研究结果可为钢筋混凝土工程设计与维护提供参考。

基于沥青铺装层的混凝土桥面层间黏结性能研究

为提高公路桥面铺装层长期使用性能,依托实际工程,采用环氧沥青黏结材料,两种集料(石灰岩、辉绿岩),4种涂抹量(0.1 kg/m^(2)、0.4 kg/m^(2)、0.7 kg/m^(2)、1.0 kg/m^(2)),通过三点弯曲试验、剪切试验和拉拔试验对桥面层间黏结性能进行研究。试验结果表明,采用辉绿岩抗弯拉性能较好,挠曲变形为26.1 mm,断裂能为7863 N/m;当环氧沥青涂抹量为0.7 kg/m^(2)时,黏结层抗剪强度为0.598 MPa,拉拔强度为0.716 MPa,此时黏结效果最好。最后,通过铺筑试验路段对研究成果进行应用,成功增强了钢桥面铺装层的层间黏结性能,避免了铺装层病害的出现。

灌浆料对预制承插式桩芯与钢管桩黏结性能影响试验研究

高桩码头的桩芯、桩帽为桩顶连接关键结构,而传统水上现浇施工通常面临作业难、施工质量影响因素多等问题。预制承插式桩芯桩帽结构由水上现浇转变为工厂预制,通过超高性能混凝土灌浆料与钢管桩形成桩顶结构,避免了水文条件对其施工的影响。通过物模试验开展预制桩芯-桩帽结构的破坏模式及灌浆料配比研究,结果表明:竖向荷载下桩顶结构的灌浆料与预制桩芯界面黏结不动,仅灌浆料与钢管之间产生相对滑移,灌浆料与钢管内壁的界面黏结性能相对薄弱;灌浆料与钢管的黏结强度随钢纤维掺入而减小,随膨胀剂掺入而增大;塑性膨胀剂掺量0.08%、中后期国标Ⅱ型膨胀剂掺量12%组合为最优配比,其界面黏结强度在28 d内呈增长趋势,28 d后趋于稳定。

超高强度混凝土钢纤维黏结性能研究

钢纤维与混凝土基体的黏结性能是应力转换和裂缝控制的关键,能显著影响超高性能混凝土(UHPC)的力学性能。为增强钢纤维黏结性能,提出利用微生物诱导方解石沉淀(MICP)技术,对钢纤维表面进行预处理。研究结果表明,MICP不仅在钢纤维表面生成碳酸钙晶体,导致钢纤维粗糙度增加,还提高了钢纤维的黏结强度和拉拔性能,使水化产物附着在纤维表面。微观结果表明,MICP技术可以增强钢纤维与基体之间的黏合行为。因此,采用MICP技术处理钢纤维可使UHPC的抗压强度和抗折强度分别提高16%和50%。将MICP技术用于超高强度混凝土中有助于提高钢纤维黏结性能。

水性环氧乳化沥青超薄磨耗层层间黏结性能

为探究超薄磨耗层复合结构的层间黏结性能,采用先乳化后改性的方法制备水性环氧乳化沥青作为黏结层材料,以AC-13级配混合料模拟原始路面;选择AC-10,SMA-10,UWM-10这3种超薄磨耗层,通过直接剪切试验确定了各类型复合试件的荷载-位移拟合曲线,得到了剪切强度、峰值位移、剪切刚度和层间黏结能等性能指标,研究洒布量、试验温度、黏结剂类型、超薄磨耗层级配等因素对层间黏结性能的影响规律。结果表明:超薄磨耗层AC-10,SMA-10,UWM-10铺装的黏结剂推荐洒布量分别为0.9,1.2,0.9 kg/m^(2),加入水性环氧树脂对最佳洒布量的影响不大;环境温度对复合试件的层间力学性能有显著影响,随着温度升高,复合试件的剪切强度、剪切刚度、层间黏结能均减少,降幅达65%~90%;水性环氧乳化沥青的黏结性能显著优于空白样,改性黏结层的平均剪切强度、剪切刚度、层间黏结能分别为空白样的2.5,2.1,2.4倍,而在较高温度下,这些指标分别为空白样的3.3,2.5,3.5倍,水性环氧树脂的加入显著提升了黏结层的高温稳定性,使得热塑性乳化沥青向热固性方向发展;在3种超薄磨耗层中,SMA-10和UWM-10表现出更优异的黏结性能,而AC-10在路面温度达到35℃后的黏结性能会急剧衰退。

重复荷载作用下SFCB混凝土黏结性能试验研究

针对钢-连续纤维复合筋(SFCB)混凝土构件在动荷载作用下应力传递机制复杂、黏结破坏机理及应力分布特征尚未明确等问题,通过等阶、变阶重复加载的中心拉拔试验、并与单向拉拔试验对比。结果表明:等阶、变阶重复加载试件的黏结强度比单向拉拔试件低11.8%~19.8%,黏结界面损伤更为严重,且重复加载1次平均黏结应力峰值出现约0.5%~1.6%的损失;不同加载方式,试件拔出过程中的黏结-滑移曲线特征基本相似,钢芯与纤维层因变形不一致出现相对滑移;SFCB沿埋长方向的黏结应力并非均匀分布,不同加载方式的应力“波峰”形态有所区别。明确重复荷载作用下SFCB混凝土的黏结性能,可为SFCB混凝土结构设计、黏结-滑移曲线模型建立提供重要的参考依据。

沙漠砂混凝土黏结性能超声检测研究

新老黏结界面是混凝土结构潜在薄弱点。通过黏结组合试件四点弯曲强度试验,分析混凝土强度和界面处理方式对新老混凝土黏结性能影响。利用超声检测技术测得超声波速及非线性超声参数,分析新老混凝土黏结性能与超声参数间的变化规律。研究表明:掺加沙漠砂混凝土可以提高黏结界面附着力。不同界面处理方式对黏合性能有不同影响。开槽方向垂直于受力方向比平行受力方向承载能力低。利用改进的回弹-非线性超声法预测组合试件黏结强度具有良好的可靠性。

花岗岩尾矿砂制备砂浆的黏结性能研究

利用花岗岩尾矿砂(GTS)制备砂浆,研究了胶砂比、聚乙烯醇胶粉(PVAP)和聚乙烯醇纤维(PVAF)对砂浆黏结性能的影响规律,分析了砂浆破坏形式与拉伸黏结强度之间的关系,并通过SEM对其微观机理进行分析。结果表明,单掺聚乙烯醇胶粉或聚乙烯醇纤维对砂浆黏结性能均有提升,复掺聚乙烯醇胶粉和聚乙烯醇纤维时砂浆黏结性能最优。砂浆的胶砂比为1∶2,聚乙烯醇胶粉为0.9%(质量分数),聚乙烯醇纤维为1.5%(体积分数)时,黏结性能最优,28 d拉伸黏结强度最高可达1.75 MPa。砂浆破坏形式与拉伸黏结强度有关。未掺聚乙烯醇胶粉与聚乙烯醇纤维时破坏形式多为界面破坏,复掺聚乙烯醇胶粉与聚乙烯醇纤维时破坏形式多为基体破坏,单掺聚乙烯醇胶粉或聚乙烯醇纤维时破坏形式多为界面-基体破坏。

往复荷载作用下锈蚀钢筋与混凝土黏结性能研究

采用梁式试件进行25次往复荷载(25%、45%和65%极限荷载)作用下锈蚀钢筋(理论锈蚀率为2%、4%和6%)混凝土间黏结性能试验研究。结果表明:钢筋混凝土梁式试件均发生劈裂破坏;钢筋混凝土间的滑移在前十个往复荷载循环周期内基本完成,而后试件加载前后滑移差逐渐缩小,滑移量基本不再增加;在试件所受荷载等级一定时,试件加载端与自由端钢筋混凝土间的滑移随着锈蚀率增加而增大;而控制纵筋的锈蚀率不变,试件纵筋与混凝土之间自由端和加载端的滑移量随着荷载等级的提高而增加明显;往复荷载等级对于试件滑移量的影响较钢筋锈蚀相比更加明显。

水泥基纤维复合材料与混凝土的黏结性能试验研究

为了实现对老旧混凝土结构快速修补的目的,以磷酸镁水泥代替普通硅酸盐水泥,制备了一种高性能水泥基纤维复合修补材料,并以黏结抗拉强度、抗折强度和抗剪强度为评价指标,考察了其与混凝土结构之间的黏结性能。试验结果表明:混凝土的界面粗糙度越大,水泥基纤维复合材料与混凝土之间的黏结抗拉强度、抗折强度和抗剪强度值均先增大后减小,当界面粗糙度为3.5 mm左右时,黏结性能可达到最佳;混凝土基体强度越大,水泥基纤维复合材料与混凝土之间的黏结抗拉强度、抗折强度和抗剪强度值就越大,黏结性能越好。试验制备的水泥基纤维复合材料与混凝土之间的黏结性能较好,能够满足老旧混凝土结构修补施工的需求。

生土砌块与砂浆黏结性能试验研究

文章研究了生土砌块与砂浆之间的黏结性能,并深入探究了砂浆的胶砂比、胶粉掺量以及改性材料种类和掺量对黏结强度的影响。此外,还观察了生土砌块表面不同处理方式对黏结强度变化规律和破坏形态特点的影响。研究结果表明:随着胶砂比和胶粉掺量的增加,生土砌块与砂浆的黏结强度也相应提高。而适当地掺入改性材料可以有效提高黏结强度。另外,对生土砌块进行表面处理可显著提高黏结强度,其中凿毛处理效果优于拉毛处理。

二阶热固性环氧沥青桥面铺装黏层黏结性能试验研究

该文以宜昌伍家岗长江大桥为工程依托,针对铺装结构中RA沥青混凝土与高黏高弹SMA沥青混凝土层间的二阶热固性环氧沥青材料的不同洒布量、不同第一阶段固化时间、不同养护时间、不同服役温度下的界面抗剪与拉拔强度以及洒布量对耐剪切疲劳性能的影响开展研究。研究结果表明:随着二阶热固性环氧沥青洒布量的增加,黏结与抗剪强度提高,结构耐剪切疲劳性能增强,施工环境温度为25~35℃时,二阶热固性环氧沥青黏结层与高黏高弹SMA的施工间隔建议44~52 h,施工完成后封闭养护时间应大于7 d,二阶热固性环氧沥青黏层可实现组合铺装结构的25℃抗剪强度≥3.8 MPa,拉拔强度≥1.7 MPa,60℃抗剪强度≥1.7 MPa,拉拔强度≥0.9 MPa,研究结果对二阶热固性环氧沥青材料在桥面铺装工程中的应用具有指导意义。