表面开槽碳纤维布-混凝土界面抗剪性能试验

为探究表面开槽法对碳纤维布(carbon fibre reinforced plastics,CFRP)-混凝土界面抗剪性能的影响,开展了表面开槽法CFRP-混凝土单剪试验,研究槽宽深比(0.5、1.0和1.5)和沟槽形状(矩形、正梯形和倒梯形)对CFRP-混凝土界面抗剪性能的影响,重点探究失效模式、断裂能、平均剪应力等指标,并提出表面开槽黏结界面抗剪设计方法。结果表明:较未开槽粘贴法,表面开槽法失效模式由Ⅱ类剥离破坏转变为Ⅵ类断裂破坏,界面断裂能最大提高136.4%,充分发挥CFRP布的抗拉强度和利用率;槽宽深比与平均剪应力成正相关,且存在最优值;正梯形沟槽的平均剪应力分别较倒梯形和矩形沟槽提高10.1%和11.8%。表面开槽法具有较好的抗剪性能,提出的设计方法可用于指导其黏结界面抗剪设计。

碳纤维建筑节能保温砂浆的制备及其性能研究

为了获得优异保温性能和高强度的节能保温砂浆,以普通硅酸盐水泥P.O 42.5作为基质材料,通过在砂浆中添加适量的碳纤维作为增强材料,以此制备了碳纤维建筑节能保温砂浆,研究了碳纤维的掺杂量对保温砂浆的力学性能、收缩率及保温性能的影响,并建立了保温砂浆导热系数和表观密度的关系式。结果表明,随着碳纤维掺杂量的增大,保温砂浆的表观密度先降低后轻微升高,稠度、抗压强度和抗折强度均先升高后降低。在28 d龄期,当碳纤维的掺杂量为0.5%(质量分数)时,保温砂浆中网状结构的致密性最好,抗压强度和抗折强度均达到最大值,分别为46.1和6.8 MPa,其中抗折强度提高了23.64%,改善效果高于抗压强度。随着碳纤维掺杂量的增大,保温砂浆的收缩率持续降低,导热系数先降低后增大,当碳纤维的掺杂量为0.5%(质量分数)时,保温砂浆的导热系数达到最低值为0.0583 W/(m·K),保温性能最佳。通过拟合保温砂浆的导热系数和表观密度发现两者为线性相关,方程的拟合度为98.4%。综合可知,碳纤维的最佳掺杂量为0.5%(质量分数)。

小麦籽粒压缩特性试验研究

研究了不同密实度对小麦籽粒压缩特性的影响,通过GDG-4S型三联高压固结仪对不同密实度的小麦籽粒在竖直方向上的压缩特性进行测定,得出密实度对小麦压缩特性的影响规律。试验结果表明:根据密实度和孔隙比的关系,随着压力(p)的增大,孔隙比(ei)越来越小,简言之孔隙率(n)越来越小;随着应力(σ)的增大,应变(ε)越来越大。

RC梁钢筋锈蚀监测与概率成像定位

为评估RC结构内钢筋的锈蚀损伤状态,开展了基于压电传感的RC梁钢筋锈蚀监测与定位技术研究。首先,在钢筋表面布设3组压电陶瓷(PZT)传感器,随后对监控到的信号进行基4FFT变换和提取频谱特征,刻画了钢筋锈蚀发展过程,并验证了基于PZT的监控方法对钢筋锈蚀全过程监测的适用性;其次,通过对概率成像方法中的权重函数进行修正,得到锈蚀位置图像,进而对钢筋的锈蚀位置进行定位分析;最后,通过频域信号峰值分析,建立损伤因子与锈蚀率的定量关系来量化钢筋的锈蚀程度。结果表明:RC梁中钢筋的锈蚀过程可分为脱钝、脱黏和失效3个阶段;提出的损伤因子F_(DI)可有效刻画钢筋锈蚀过程中的3个阶段,并量化钢筋锈蚀率;新的概率成像方法实现了钢筋锈蚀的全过程监测和锈蚀损伤的定位分析。这表明本文研发的监测技术与概率成像方法可以精准地监控RC结构中钢筋锈蚀全过程与锈蚀位置,建立的锈蚀各阶段与损伤因子的定量关系可用来量化钢筋锈蚀程度,并为RC结构安全评估提供技术支持。

氯盐干湿循环作用下CFRP混凝土界面黏结性能研究

为了考察碳纤维复合材料(carbon fiber reinforced polymer, CFRP)与混凝土结构在氯盐干湿循环作用下界面黏结强度,开展不同干湿循环周期下混凝土的弹性模量、抗压强度和CFRP混凝土单剪试件界面黏结性能的腐蚀劣化试验研究。通过模拟氯盐的干湿循环作用和自主设计的单剪试验稳定装置,对混凝土基体的腐蚀劣化性能和界面的有效黏结长度进行研究,基于Popovics方程分别对不同腐蚀周期的界面黏结应力-滑移关系和界面断裂能进行研究。在此基础上,分析干湿循环作用下CFRP-混凝土界面黏结强度的劣化机理,并建立界面的时变黏结强度计算模型。结果表明,随着干湿循环周期的增长混凝土基体的弹性模量整体变化不大,而抗压强度则呈现出先增大后减小的趋势,最终腐蚀120 d后较未腐蚀混凝土抗压强度降11.2%;界面的有效黏结长度从未腐蚀的120 mm降低到腐蚀120 d后的72 mm,界面的断裂能也大幅下降。基于Popovics方程得到的腐蚀环境下CFRP混凝土界面黏结应力-滑移关系可揭示界面黏结强度劣化机理,建立的界面时变黏结强度模型有效,可应用于不同干湿循环作用下CFRP混凝土界面黏结强度的计算。

基于概率成像方法的装配式剪力墙地震作用下损伤演化分析

为了有效监控地震作用下装配式剪力墙裂缝损伤发展过程,提出了基于压电导波的改进概率成像分析方法。通过布设阵列传感器将待检测区域划分为多个子区域,根据发射与接收信号的相干函数提取有效信号;以该有效信号为输入信号,分别计算各子区域中基于信号能量特征差异系数的损伤指标,并利用概率统计方法对该损伤指标进行筛分,排除环境因素的影响;由损伤概率成像算法对检测区域内产生的所有裂缝位置进行叠加成像并提取图像阈值,从而实现装配式剪力墙在地震过程中裂缝损伤发生的判断、定位及演化分析。通过装配式框架-剪力墙结构的振动台试验验证了所提方法及裂缝损伤演化分析的有效性。所提出的改进损伤概率成像分析方法可直观有效地检测装配式剪力墙在地震作用下裂缝损伤的发生、位置及演化过程,可用于装配式结构的损伤监测。