阻燃微胶囊改性玻璃纤维增强聚合物基复合材料阻燃性能与冲击性能研究

为了提高玻璃纤维增强聚合物基复合材料(GFRP)的阻燃性能,采用由微流控技术制备的FR-PN@ETPTA阻燃微胶囊改性环氧树脂基GFRP。采用垂直燃烧试验、锥形量热试验和落锤试验,研究阻燃微胶囊FR-PN@ETPTA对GFRP阻燃性能、燃烧性能和抗冲击性能的影响。试验结果表明:阻燃微胶囊FR-PN@ETPTA能明显提高GFRP的阻燃性能,相比FR-PN阻燃剂,添加阻燃微胶囊FR-PN@ETPTA的GFRP表现出更好的燃烧行为,当添加量为10wt%时,阻燃效果最佳;阻燃微胶囊FR-PN@ETPTA的加入能有效降低阻燃剂对GFRP抗冲击性能的负面影响,添加了10wt%阻燃微胶囊FR-PN@ETPTA的GFRP抗冲击性能最佳。

TiO2中性水溶胶的制备及其在玻璃纤维增强水泥基材料表面的光催化自洁性能研究

最近实现建筑幕墙的自清洁已经受到了人们的极大关注。首先使用Ti(SO4)2作为原料,采用H2O2解胶法在回流条件下合成了具有光催化活性的TiO2中性光触媒溶胶。同时将TiO2溶胶在玻璃纤维增强水泥基材料(GRC)表面涂覆成膜,研究了其光催化降解罗丹明B的能力。通过实验证明:制备的二氧化钛水溶胶光触媒活性组分TiO2的粒径仅为几纳米且分布均匀,溶胶的稳定性很好,长时间存放后不会沉淀。合成的纳米二氧化钛水溶胶呈中性,可以很好地涂覆于GRC表面,并且在紫外光下具有较好的光催化能力和自清洁性能。

树脂基玻璃纤维增强复合材料防护设备生产工艺研究

防护设备是应用于防护工程口部用于堵截或衰减冲击波的设备。防护设备通常采用普通碳钢和混凝土材料制成,随着“四新”成果的转化运用,纤维增强复合材料、不锈钢、超高性能混凝土、POZD等新材料在防护设备上得到了推广,显著提升了设备的防护能力和使用性能。生产工艺是控制防护设备加工缺陷和决定产品质量性能的关键因素,传统材料的防护设备加工工艺较为简单,如:钢结构防护设备采用型钢和钢板组合焊接制成;混凝土防护设备采用将混凝土筑入钢筋骨架并养护成型的方法制成。设备材料调整变化后,将使生产工艺从原材料准备、生产设备、制造方法、加工环境和控制方法等多方面发生改变,传统加工方法不再适用,须专门研究新材料适用的生产工艺,充分发挥材料性能优势,确保设备生产质量满足要求。

不同尺度纤维复合增强水泥基材料的抗氯离子渗透性能

为研究不同尺度纤维复合增强水泥基材料的抗氯离子渗透性能,对单掺和复掺碳酸钙晶须、聚乙烯醇(PVA)纤维的水泥基材料分别进行电通量试验、电镜扫描观测及基本力学性能试验,分析不同纤维尺度、掺量及复合比例对水泥基材料抗氯离子渗透性能和基本力学性能的影响规律,并基于试验结果给出了多纤维复合增强水泥基材料的氯离子侵蚀深度计算模型。结果表明,不同尺度纤维可在不同结构层次上发挥对水泥基材料的增强作用,使得多纤维复合增强水泥基材料的抗氯离子渗透性能明显优于单一纤维增强水泥基材料;多纤维复合材料的抗压强度与氯离子侵蚀深度及电通量大致呈反比例关系;当复合材料的抗压强度提高13.6%时,其氯离子侵蚀深度和总电通量则分别降低39.1%和44.7%;建立的氯离子侵蚀深度计算模型,可用于多纤维复合增强水泥基材料的抗氯离子渗透和侵蚀性能评估。

掺废弃陶瓷纤维增强水泥基复合材料抗冻性能

采用陶瓷粉替代一部分水泥,陶瓷砂替代普通河砂,在水泥基材料中掺入不同体积掺量的聚乙烯醇(Polyvinyl Alcohol,PVA)纤维,制成掺入PVA纤维和陶瓷粉的水泥基复合材料砂浆试件。通过冻融循环试验分析质量损失率、相对动弹性模量的变化,并通过电化学阻抗测试和扫描电子显微镜观察研究砂浆试件的冻融损伤规律。结果表明:陶瓷粉中SiO_(2)和Al_(2)O_(3)含量远大于水泥中相应含量,且粒径小于20μm的颗粒占82.3%,火山灰效应和微集料效应可改善试件的密实度,提升复合材料的抗冻性能;PVA纤维掺量为2.2%,陶瓷粉掺量为30%,冻融循环100次时砂浆试件质量损失率最小,相对动弹性模量最大,连续导电路径电阻最大,冻融损伤程度最小;纤维和基体的接触面是该复合材料抗冻薄弱部位。

玻璃纤维增强水泥基复合材料耐水性能的研究

文章研究了掺加外加剂和聚合物乳液对玻璃纤维增强水泥基复合材料耐水性能的影响。通过分析实验数据,发现同时掺加适量的外加剂A和聚合物乳液K,可以显著提高玻璃纤维增强水泥基复合材料的耐水性能。

玻璃纤维增强水泥基材料组成优化设计与性能

为制备高性能和长寿命的玻璃纤维增强水泥基材料(GRC),采用多因素(水胶比、胶砂比、玻璃纤维掺量及矿物掺合料种类)试验设计方法,基于性能设计制备新型GRC,并对其长期力学强度的发展规律进行了研究。同时利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)仪对新型GRC的水化产物及微结构进行了表征。结果表明:水胶比优选范围是0.30~0.38;胶砂比优选范围是1.0∶0.5~1.0∶1.2;纤维最佳体积掺量是2%;纯硅酸盐水泥系列GRC28d后抗折强度下降,粉煤灰和硅灰可以与基体孔隙液中的Ca(OH)2反应,有效降低了Ca(OH)2含量和碱度,改善了玻璃纤维在长期水化中被脆化和腐蚀的情况。因此,采用粉煤灰和硅灰替代部分硅酸盐水泥制备GRC,可使其抗折强度持续增长并保持相对稳定。

钢-PVA混杂纤维增强水泥基复合材料永久模板叠合RC单向板短期刚度计算方法

钢-PVA混杂纤维增强水泥基复合材料(HFRCC)具有良好的受拉韧性和耐久性能,是永久模板的理想材料。首先探究了PVA纤维掺量对HFRCC工作性能和抗折强度的影响,随着PVA纤维掺量增加,HFRCC的工作性能显著减弱,抗折强度先增大再减小,最终选用含有1.5%钢纤维和0.25%PVA纤维的HFRCC来制作永久模板。随后对六个HFRCC永久模板叠合RC单向板和一个RC单向板进行了四点受弯试验,探究了HFRCC-RC界面处理方式和配筋率对叠合板受弯性能的影响。试验结果表明:抹平、等距凹槽和钢钉拉毛三种界面处理方式对叠合板受弯性能的影响可以忽略;HFRCC模板能够有效限制裂缝发展,减小裂缝宽度和间距,叠合板的开裂弯矩相比于普通混凝土板提高了20.1%~31.7%。分别采用刚度解析法和有效惯性矩法建立了HFRCC-RC叠合板短期刚度计算方法,两种方法均有较高的计算精度且离散性较小。

定向钢纤维增强水泥基复合材料准脆性断裂分析

基于边界效应模型基本理论,建立了钢纤维长度与特征裂缝长度之间的关系,计算了定向钢纤维增强水泥基复合材料(ASFRC)的等效断裂韧度和拉伸强度,进而得到了ASFRC材料的断裂破坏曲线.结果表明,当离散系数分别取0.4~0.7和0.2~0.4时,可得到较为合理的等效断裂韧度和拉伸强度值.对比分析ASFRC和随机乱向钢纤维增强水泥基复合材料(SFRC)的断裂破坏曲线可以发现,满足线弹性断裂力学的最小试件尺寸随着离散系数的增大而增大;ASFRC和SFRC的拉伸强度和考虑初始裂缝影响的名义应力随着离散系数的增大而减小.此外,改进的简化解析公式不仅可确定材料的等效断裂韧度和拉伸强度,还可预测试件的破坏.

高纤维体积率玻璃纤维增强水泥基材料的力学性能

为探究高体积率玻璃纤维掺量(>5%)对砂浆力学性能方面的影响,从水泥试块的成型入手,对力学性能、破坏行为等方面展开研究,通过测试不同玻璃纤维长度的高体积率玻璃纤维增强水泥基材料的抗折、抗压性能,并观测、记录其破坏过程和破坏方式,分析其破坏机理和破坏行为,并通过超景深扫描电子显微镜观察玻璃纤维断裂情况。研究结果表明,随着玻璃纤维体积掺量的提升,抗折和抗压性能初始有大幅度提升,分别达到38.6、55.4 MPa,在7%玻璃纤维掺量时基本平稳,掺量超过10%时成型困难;掺量在7%~10%时,抗折应力-应变曲线出现明显的塑性特征。

纤维增强水泥基复合材料(ECC)面层加固砌体墙的压剪性能研究

为研究纤维增强水泥基复合材料(engineered cementitious composites,ECC)加固砌体结构后的压剪性能,对1片未加固砌体墙和6片ECC面层加固砌体墙进行了对角加载试验,分析了单、双面加固形式和面层厚度对墙体抗剪承载力的影响。进行了ECC加固砌体墙有限元模拟,与试验结果对比并进行参数分析。结果表明:ECC面层可显著提升砌体墙的抗剪承载力和变形性能,改善墙体的抗震性能;面层厚度、砂浆强度、ECC抗拉强度参数对墙体承载力影响显著,可为实际工程设计参数选取提供理论基础。提出了满足现有规范对墙体变形限值要求的ECC材料延伸率需求,以期为ECC加固砌体结构基于性能的抗震设计提供初步的理论支撑。

玻璃纤维增强树脂基复合材料的介电特性

本文介绍了玻璃纤维增强树脂基复合材料作为电介质材料的特点及影响因素。并介绍了低介电性能环氧树脂/玻璃纤维复合材料的研究现状以及PTFE、氰酸酯树脂等高性能透波复合材料的研究进展。

玻璃纤维梯度分布对水泥基材料力学性能的影响

通过玻璃纤维在混凝土中的梯度分布和均匀分布,研究对比了其对水泥基材料力学性能的影响。结果表明:玻璃纤维梯度分布与均匀分布相比,明显提高了材料的抗弯强度、最大荷载点变形、塑性变形。

PVA/钢混杂纤维增强水泥基材料(HFRCC)配合比优化及评价方法

将钢纤维、国产PVA纤维和日本PVA纤维按照适宜比例进行配制,不同纤维材料性能相互补充、取长补短,可以更好发挥出混杂纤维增强水泥基材料(HFRCC)的力学性能,有利于其成本控制,具有广泛应用前景。通过正交试验极差结果择优和信噪比S/N稳定性择优两种方法分析粉煤灰掺量、水胶比、砂胶比、钢纤维掺量、国产PVA掺量和日产PVA掺量对混杂纤维增强水泥基材料(HFRCC)抗拉强度和抗弯强度的影响规律,对比两种方法的结果,并建立各因素和响应量之间的回归关系,与和易性工程性能相结合,给出HFRCC的最优配合比。结果表明:信噪比S/N稳定性择优方案更加准确和全面。粉煤灰掺量、钢纤维掺量、国产PVA掺量和日产PVA掺量对HFRCC的响应量影响较大,水胶比和砂胶比影响较小;建立数学模型预测和优选配合比,HFRCC抗拉强度最大可以达到6.36 MPa,抗弯强度最大可以达到13.90 MPa,预测值和试验值之间的相对误差绝对值均接近3%,且和易性能较好。研究结果可以为混杂纤维增强水泥基材料(HFRCC)的制备提供依据。

玻璃纤维增强水泥(GRC)研究与发展综述

玻璃纤维增强水泥(GRC)因其优异的性能而受到了国内外学者的广泛关注,而且其工程应用广泛。本文以目前国内外学者对GRC的研究成果及典型工程为基础,系统介绍了GRC的主要性能、发展历史、增强机理、破坏机理和工程应用等情况。近年来随着原材料的更新,生产工艺的改进,尤其是3D打印技术的推广,GRC在未来将有更多的研究方向和更加广阔的应用领域。

玻璃纤维增强树脂基复合材料碾铆-粘接接头老化和腐蚀性能研究

主要对玻璃纤维增强树脂基复合材料碾铆-粘接接头进行了老化和腐蚀试验,通过静拉伸测试,分析了温度和腐蚀介质对混合连接接头力学性能的影响。结果表明:同温下,粘接层失效时的峰值载荷会随保温时间的增加而减小;同保温时间下,粘接层失效时的峰值载荷会随温度的增加而减小;在5%NaCl溶液中腐蚀时,连接件的抗拉伸性能受腐蚀时间延长的影响比较小;而在5%NaOH溶液和5%HNO_3溶液中腐蚀时,连接件的抗拉伸性能受到的影响比较大,样件的峰值载荷下降比较明显。试样的失效主要分为胶层失效和铆钉拉脱失效两个阶段。

玻璃纤维增强氯氧镁水泥复合材料冷却塔壳体性能、工艺及效益分析

玻璃纤维增强氯氧镁水泥复合材料冷却塔壳体性能、工艺及效益分析刘雄亚（武汉工业大学４３００７０）随着我国经济建设的迅速发展，城市供水日趋紧张。推广冷却塔，实现工业和制冷用水的循环使用，对节省水资源，保护环境和减少能耗都具有重大的现实意义，正因为如此，我...

玻璃纤维增强水泥(GRC)特性与展望

玻璃纤维增强水泥(GRC),是玻璃纤维增强树脂(FRP)的姊妹产品,FRP要早于GRC三十多年,现在FRP在国内外相当普及,产品遍及各个领域。GRC作为工业及公共工程的制品,仍是一种新型的材料。由于水泥的强碱性,使玻璃纤维在水泥中极易受到腐蚀,使GRC的构想还迟迟不能实现,直到英国毕金顿公司发明耐碱玻璃纤维(Cem—FILA.R.Fi-breglass)可与水泥砂浆混合使用,GRC才正式诞生。

数字化分布钢纤维增强水泥基复合材料方凳数值模拟研究

掺入钢纤维可以改善水泥基复合材料的抗拉性能及韧性,通过主拉应力分布设计钢纤维方向及掺量,实现钢纤维数字化分布,能充分发挥钢纤维在基体中的增强作用。本文以方凳为研究对象,通过数值模拟建立了拉应力大小、方向和钢纤维分布的关系,确定了方凳中钢纤维的数字化分布,并进行了方凳控制截面受力性能分析。在方凳面板跨中截面处,数字化分布钢纤维分布数量分别比定向、随机分布钢纤维提高了187%、514%,钢纤维合力分别提高了276%、888%;在侧板上端正截面处,数字化分布钢纤维分布数量分别比定向、随机分布钢纤维提高了113%、355%,钢纤维合力分别提高了218%、775%。结果表明,与定向、随机分布钢纤维相比,数字化分布钢纤维增强作用明显提高,方凳面板跨中截面及侧板上端正截面处的钢纤维数量更多,钢纤维合力更高。

定量分布PVA纤维增强水泥基复合材料连续梁抗弯性能数值模拟

纤维增强是有效改善水泥基复合材料抗拉性能的方法之一,掺加聚乙烯醇(Polyvinyl Alcohol Fiber,PVA)纤维可以提高水泥基复合材料的抗裂性能和韧性,根据构件拉应力大小配制PVA纤维体积掺量,即定量分布PVA纤维,能够充分发挥纤维的增强作用。为研究PVA纤维定量分布的增强机理,开展了定量分布PVA纤维增强水泥基复合材料(Adaptively Distributed Polyvinyl Alcohol Fiber Reinforced Cement-based Composites,AD-PFRC)连续梁的抗弯性能数值模拟研究,对比分析了不同PVA纤维分布方式连续梁的应力云图及梁底部拉应力较大区域的合力。数值模拟结果表明:平均PVA纤维体积掺量为1.3%时,AD-PFRC的拉应力值相比PFRC明显提高,且达到极限荷载时,AD-PFRC梁跨中截面底部拉应力较大区域的合力相比PFRC提高了12%,AD-PFRC的PVA纤维增强作用明显提高。