基于性能综合比选的铺装界面粘结性能研究

本研究借助有限元分析软件计算分析,确定了依托项目防水粘结层材料抗剪强度性能要求。根据以往工程经验选定了水性环氧沥青、二阶环氧树脂及SBS改性沥青三种防水粘结层材料,基于室内试验分别研究三种材料的施工和易性,粘结强度与剪切强度、耐高温性能、低温性能、防水性能等。结合依托工程对各性能的需求分别赋予各指标以相应的权重,经综合比选分析,推荐采用而接环氧树脂作为本项目防水粘结层材料。实体工程应用效果表明,本研究所优选的防水粘结材料性能显著优于原设计方案。本研究成果可为类似项目防水粘结层材料设计提供参考。

铣削型钢纤维与超高性能混凝土的界面粘结性能研究

超高性能混凝土(UHPC)优异的性能主要取决于钢纤维与基体的协同工作,为探讨铣削型钢纤维在UHPC中的适用性,本工作通过钢纤维拉拔试验,研究了铣削型钢纤维与UHPC的界面粘结性能,分析了纤维埋深、纤维有无端勾、基体有无纤维、养护条件四个因素的影响及其机理,并与镀铜微丝钢纤维进行对比。结果表明:四种类型的钢纤维(镀铜平直型S、镀铜端钩型H、铣削平直型MS和铣削型MH)在UHPC中的粘结强度大小顺序为H型>MH型>MS型>S型;随着纤维埋深增加,S型、H型和MS型钢纤维在UHPC中的粘结强度减小,而MH型钢纤维则增大;端勾有助于提升钢纤维在UHPC中的粘结强度和拉拔能,并影响拉拔荷载-位移曲线的形状;基体掺入2%(体积分数)钢纤维亦能略微提高钢纤维在UHPC中的粘结强度和拉拔能;与蒸养条件相比,标养条件下界面粘结强度降低,但也使得铣削型钢纤维的拔出行为更明显,提高了拉拔能。铣削型钢纤维与UHPC界面粘结强度较高,但其较低的纤维抗拉强度影响了粘结性能的发挥,建议开发适用于UHPC的高强铣削型钢纤维。

形状记忆合金纤维与高延性水泥基复合材料基体的界面粘结性能的影响

针对形状记忆合金(SMA)纤维端部形式、直径、深径比(粘结长度/纤维直径)3个因素设计制作了5组试件,通过位移控制加载进行拉拔试验,分析了破坏形态、拉拔应力-应变曲线、平均粘结强度以及纤维利用率等性能,并比较了各因素对其与高延性水泥基复合材料(ECC)粘结力学性能的影响。基于试验结果,对SMA纤维在ECC中的破坏模式和粘结-滑移机理进行分析。结果表明,SMA纤维拉拔应力-位移曲线分为弹性阶段、脱粘阶段、马氏体相变阶段以及马氏体硬化阶段,直型端部SMA纤维直径和深径比的增大均会降低界面间粘结力,而N型端部SMA纤维端部锚固力能够有效改善界面间粘结性能和提高纤维利用率。

地质聚合物砂浆与既有混凝土界面粘结性能研究

地质聚合物作为新型绿色无机胶凝材料,具有力学性能优、耐久性强、低碳环保以及工业固废消纳利用率高等优势,在既有混凝土结构修复加固领域有潜在的应用前景。鉴于此,通过室内双面剪切试验和三点弯曲试验,研究了地质聚合物前驱体配合比、养护方式和混凝土基体强度对地质聚合物砂浆与混凝土基体界面粘结性能的影响规律。研究结果表明,地质聚合物砂浆与混凝土基体的界面粘结性能和粉煤灰掺量呈负相关关系,和矿渣、赤泥掺量呈正相关关系;相较于普通室温养护,水浴养护和蒸汽养护可有效提高地质聚合物砂浆与混凝土基体界面粘结性能;地质聚合物砂浆与混凝土基体的界面粘结性能随着混凝土基体强度的增加而逐渐增强。

嵌入式CFRP板条-混凝土界面粘结性能的试验研究

嵌入式(NSM)加固法是FRP材料加固混凝土结构的一种新的应用形式。通过CFRP板条嵌入混凝土试块的界面单剪试验,研究粘结长度对界面粘结性能的影响。根据实测应变分布,得到沿粘结长度界面粘结应力分布,并通过计算分析,对局部粘结滑移关系进行了初步探讨。

电化学氧化表面处理提高粘胶基碳纤维的界面粘结性能

通过动力学的方法研究了电化学处理前后接触角的变化 ,并用其表征碳纤维表面润湿性能的改变 ;通过拔出实验测定电化学处理前后碳纤维与树脂之间粘结性能的变化。结果表明 ,电化学处理后 ,碳纤维表面的润湿性大大改善 ,碳纤维与树脂的粘结程度提高至原来的 14 0 %～ 160 % ;研究还发现 ,不同种类的电解质电化学处理后对碳纤维表面的润湿性及其拔出强度的影响不同 ,( NH4) 2 SO4处理的碳纤维的润湿性能和拔出强度最好 ,H2 SO4处理的润湿性较之 Na OH的好 ,但拔出强度却不如 Na OH处理的高。且拔出强度越高 ,其断裂的模式趋向于单剪切断裂 ,拔出强度降低 ,其断裂变为多剪切断裂甚至为粉碎性断裂。

基于表面能评价沥青-石料界面粘结性能的研究

该文根据表面能理论建立了沥青-石料界面的粘附模型,通过粘附性模型计算了3种沥青与3种石料的粘附功,并以此为指标评价了沥青-石料的界面粘结性能;然后通过室内抗剪强度试验验证了表面能理论分析的正确性;最后利用灰关联理论分析了粘附功、粘度、酸值、碱值等因素与抗剪强度的关联程度。结果表明:抗剪强度试验与表面能理论分析结果相一致,即影响沥青-石料间粘结性能的主要因素是沥青的种类,而石料对沥青-石料间界面粘结性能的影响则相对较小;在众多影响因素中表面能理论指标与抗剪强度试验结果的关联程度最好;也进一步说明了表面能理论作为一种定量评价沥青-石料界面粘结性能的方法和标准是可行的。

FRP与木材的界面粘结性能研究现状

纤维增强复合材料已经显示出巨大的潜力,广泛应用于木结构加固领域中。本文通过介绍国内外FRP与木材的界面性能的研究现状,分析了FRP与木材的界面粘结性能研究中的相关问题,同时对其今后的研究进行了展望。

再生混凝土与锈蚀钢筋界面粘结性能

从钢筋锈蚀率、水灰比、钢筋直径及相对保护层厚度等因素对再生混凝土与锈蚀钢筋粘结性能的影响进行分析研究,选取割线抗滑移刚度和界面粘结能量作为粘结性能的退化规律指标并建立其粘结性能退化模型,以期打破现有研究的局限性并为再生混凝土结构的安全使用和耐久性设计提供理论指导,最后结合粘结锚固可靠度分析,发现再生混凝土较普通混凝土的受拉钢筋锚固设计长度可相应缩短。

钢管混凝土界面粘结性能研究现状与分析进展

综合国内外相关研究成果,从粘结应力组成、粘结强度计算、粘结滑移本构以及粘结性能有限元分析等方面对钢管混凝土的界面粘结研究现状进行了总结,结果表明:粘结应力主要由化学胶结力、机械咬合力及摩擦力组成,摩擦力承担界面主要的抗剪作用;对粘结强度影响较大的因素为钢管形状、钢管尺寸及界面粗糙程度,其他影响因素得到的结论并不一致;现有的粘结强度试验值均未考虑材料自重影响,低估了实际的粘结强度,计算发现美国规范对粘结强度的取值较为合理。在此基础上,对钢管混凝土界面粘结的研究进展进行了分析,认为新型钢管混凝土及特殊环境下钢管混凝土的粘结性能和机理有待继续深入探索。

超高性能RPC钢筋网加固混凝土界面粘结性能试验研究

针对现有混凝土加固技术导致的耐久性弱、承载力低的问题,该文基于活性粉末混凝土钢筋网加固混凝土技术(Technical for strengthening concrete structures with reactive powder concrete and bar mesh,RPCBM),展开了双面剪切试验。该文评估了各试件的抗剪强度、破坏形态与荷载位移曲线,系统性地探讨了粗糙度、植筋率、钢筋网规格对RPCBM加固旧混凝土结构界面剪切性能的影响。结果表明:RPCBM加固混凝土结构的界面抗剪强度和延性提升幅度较大,具有良好的粘结性能。在一定范围内,随着粗糙度增大,粘结界面抗剪强度提高;植筋率增高,抗剪强度与延性增强;钢筋网规格是改善界面延性的重要因素。在此基础上,为了更好地计算RPCBM加固混凝土的界面粘结强度,该文基于以上数据建立了粘结界面抗剪强度的模型,提出了综合计算RPCBM加固普通混凝土(Ordinary Concrete,OC)界面抗剪强度的公式,试验结果与理论分析吻合较好,为工程实践中加固材料的选择和改进施工方法提供了理论依据。

基于双剪实验的CFRP-钢板界面粘结性能研究

碳纤维增强复合材料CFRP(carbon fiber reinforced polymer)因其优越的力学性能,在结构加固领域得到了广泛的应用。CFRP对钢结构的加固效果取决于CFRP-钢界面的粘结性能。基于双剪实验对CFRP-Q345B钢板和CFRP-X100钢板的界面粘结性能进行了研究,利用数字图像相关DIC(digital image correlation)应变测量系统和应变仪同时测量CFRP的表面应变,研究了CFRP-钢界面的破坏特征和力学行为,分析了胶层厚度与钢板材质对界面剪切性能的影响。结果表明:胶层厚度为0.1 mm和0.5 mm时,界面的破坏模式分别为钢板-胶层界面破坏和胶层内聚破坏;极限承载力受钢板材质的影响,粘结剂与Q345B钢板的粘结力要大于其与X100钢板的粘结力;DIC测量系统得到的界面剪应力分布比应变片测量结果能够更加全面、直观地反映粘结界面的力学行为。

等离子体处理对聚四氟乙烯微孔薄膜界面粘结性能的影响

以XPS、动态接触角分析仪和扫描电镜等为手段,研究了不同条件下低温等离子体对聚四氟乙烯微孔薄膜界面粘结性能的影响。结果表明:等离子体处理功率对薄膜界面粘结性能的影响,因等离子体种类的不同而有明显的差别。等离子体处理时间对薄膜界面粘结性能的影响,因等离子体种类和处理功率的不同而有一定的差别。不同的等离子体,对薄膜界面粘结性能的改善效果,因等离子体处理功率的不同而有较明显的不同。

Henequen纤维/PHBV树脂可生物降解复合材料界面粘结性能的研究

本文通过对Henequen纤维表面形态进行改性 ,探讨了提高Henequen纤维与聚羟基丁酸 /戊酸酯 (PH BV)树脂复合材料界面剪切强度的方法。采用氢氧化钠溶液处理纤维和稀PHBV溶液预浸纤维 ,增加纤维的表面积和湿润性以增强纤维与基质间的物理化学作用。Henequen纤维 /PHBV复合材料界面剪切强度的大小用微粘结法 (microbond)测试 ,结果表明纤维经碱处理后再预浸处理可使界面剪切强度从未处理情况下的 5 .0 5MPa提高到 9.5 5MPa,增加了 89%。

碳纤维格栅增强混凝土梁的界面粘结性能

利用细观力学方法分析了编织碳纤维格栅增强混凝土梁的界面粘结性能,提出了两种有效增强界面粘结性能的方法.研究表明,界面粘结性能是影响纤维格栅对混凝土梁增强、增韧能力的关键因素。

PBO纤维与环氧树脂界面粘结性能及其影响因素研究

对比了国产及进口聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维的物理化学特性及其与环氧树脂的界面粘结性能;研制了两种环氧树脂体系,利用静态接触角法测试了树脂对纤维的浸润性,利用微脱粘方法测试了树脂与PBO纤维的界面剪切强度;通过湿法缠绕成型工艺制备了PBO纤维/环氧树脂复合材料单向板,测试了其层间剪切强度,分析了树脂体系及工艺对层间剪切强度的影响。结果表明,国产PBO纤维与进口PBO纤维物理性能相近,进口纤维表面活性基团含量较高,与环氧树脂的界面剪切强度更高,树脂中加入偶联剂可以改善界面的粘结性能;所研制的环氧树脂与纤维间浸润性较好,界面剪切强度较高;复合材料单向板层间剪切强度最高达到48 MPa,并认为纤维含量、树脂模量对层间剪切性能有一定影响。

FRP布加固砌体结构界面粘结性能的研究进展

砌体结构存在着承载力低、抗震能力差等问题,所以对砌体结构的加固尤为重要。近些年在国内外兴起的纤维增强复合材料(简称FRP)以其轻质高强、耐久性好、施工方便等优点为砌体结构的加固提供了新的方向。FRP与砌体间的界面粘结性能是影响加固效果的关键因素之一。总结了国内外学者关于FRP加固砌体结构界面粘结性能的研究现状,通过收集到的试验数据对FRP加固砌体结构的极限承载力计算公式进行了校核,并对今后拟开展的研究工作提出了建议。

PPTA表面超临界CO_(2)处理时间对EP/PPTA界面粘结性能的影响

以傅里叶变换红外光谱、热重分析、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜、界面剪切强度(IFSS)测试和复合材料层间剪切强度(ILSS)测试等手段,研究了超临界CO_(2)处理时间对对位芳纶纤维(PPTA)表面结构和性能的影响,以及PPTA超临界CO_(2)理时间对环氧树脂(EP)/PPTA界面粘结性能的影响。研究表明,在相对较低的压强和温度(10 MPa,50℃)条件下,超临界处理30 min后,PPTA表层分子链间的氢键减弱,PPTA的热性能降低,PPTA表面出现"原纤化"的结构使表面粗糙度增加。与未处理PPTA原丝相比,经30 min超临界CO_(2)处理PPTA的单丝拉伸强度为22.6 cN/dtex,下降了5.0%。SEM分析和IFSS测试结果表明,PPTA表面的相对"疏松"结构和粗糙度的增加提升了PPTA与EP之间的界面粘结性能,经30 min超临界CO_(2)处理后,PPTA单丝与EP间的IFSS提升了9.7%,处理30,45 min后,制备的EP/PPTA复合材料试样的ILSS为65.2,68.3 MPa,与未处理PPTA原丝制备试样相比,分别增加了6.4%和11.4%。

粉煤灰掺量对聚丙烯纤维混凝土材料界面粘结性能的影响研究

在聚丙烯纤维混凝土制作过程中,聚丙烯纤维和基体材料之间的粘结性能对混凝土的特性存在显著影响。此次研究通过室内试验的方式,探讨和分析了粉煤灰掺量对聚丙烯纤维混凝土材料界面粘结性能的影响。综合研究成果,粉煤灰掺量为20%时可以获得最佳界面粘结性能,可以为工程应用提供借鉴。

FRP筋加固砌体结构界面粘结性能的研究现状

表面嵌入式(NSM)加固法为纤维增强塑料筋(FRP筋)加固砌体结构常用的方法,FRP筋脱粘破坏为其首要的破坏形态,研究FRP筋与砌体间的粘结性能和脱粘机理成了这项加固技术的关键。综述了国内外学者关于拉拔试验、界面剪切试验、弯曲试验以及数值模拟的研究进展,对NSM-FRP筋加固砌体结构的界面粘结性能进行了研究。研究发现加固砌体结构的变形能力、能量耗散能力和延性得到了显著增加,增加FRP筋的埋设深度可以有效提高脱粘荷载。最后使用收集到的试验数据对各种粘结性能相关公式进行了校核,对今后拟开展的研究提出了建议。