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.

冲击力下薄壁内衬复合管界面黏结强度效应分析

【目的】研究薄壁内衬复合管在受冲击力作用下的界面黏结强度对层间剥离屈曲的影响。【方法】建立薄壁内衬复合管在弹性阶段的非线性分析模型,对薄壁内衬复合管材模态试验与分析模型的分析结果进行对比,验证有限元分析模型可靠性。通过改变衬层与原基层管壁间的界面黏结强度,研究复合管在冲击力下的动态特征。【结果】研究结果表明,当冲击荷载较小、管道变形处于弹性阶段时,薄壁内衬复合管的损伤大都集中在层间界面处。界面黏结强度对层间剥离屈曲有较大的影响,随着层间界面黏结强度的增加,外基层管与内衬层的最大等效应力差值减少。此外,外基层管和内衬层的变形协调性能力随着黏结强度增加而增大,径向层间位移减小,增加了复合管的整体性和连续性。【结论】研究结果可为薄壁内衬修复管道设计方法及层间界面效应分析提供参考。

金属表面微结构对CFRP/TC4界面黏结强度的影响分析

CFRP/TC4异质材料黏结界面主要由金属表面、黏结剂以及复合材料表面组成,该界面是异质材料融合构件的核心部位,其界面黏结强度的优劣,对该类异质材料融合构件的长寿命和高可靠性会产生显著影响。本文主要针对TC4金属表面微结构对界面黏结强度的影响进行研究,基于Abaqus建立剪切力作用下的重叠黏结有限元模型,确定优选后的三角形结构主要参数为宽度、高度以及开槽方向与剪切受力方向之间的夹角,进而采用响应面Box-behnken法设计仿真试验并建立金属表面微结构与界面切应力之间的映射模型,并基于方差分析验证了该模型的有效性。通过该研究,揭示了金属表面微结构参数对界面切应力的影响规律。

CCL内玻纤与树脂界面黏结间隙问题研究

在扫描电子显微镜(SEM)下观察覆铜板(CCL)及印制电路板(PCB)的切片,发现玻纤与树脂间存在微裂纹现象。在传统的认知中,对这种现象的解释是由于玻纤与树脂间浸润不良而导致微裂纹的产生,即黏结间隙问题。在SEM下观察切片,发现扫描对焦过程中原本结合良好的玻纤与树脂位置出现裂缝和变形现象。为了深入了解这一现象,设计了试验方案进行验证。通过试验,对玻纤与树脂界面黏结间隙现象进行模拟,筛选出其影响因素,给业界提供一些参考。

ECC–XPS夹心复合墙板界面黏结性能试验

因建筑外围护结构面层开裂脱落导致保温隔热性能下降,从而引起建筑能耗大等问题已经受到了广泛关注,并且现存的外墙保温方法难以保证墙体具有与建筑同样的寿命。基于此,本文提出了一种以工程水泥基复合材料(ECC)作为饰面层和结构层、挤塑聚苯乙烯(XPS)保温板作为保温层的夹心复合墙板,并对其进行了双面剪切试验。在此基础上,分析各类试件的破坏模式,研究制作方式、保温层厚度、连接件及玄武岩纤维增强聚合物(BFRP)连接件角度对ECC–XPS夹心复合墙板界面黏结性能的影响。结果表明:预制试件的黏结性能最差,约为现浇试件的1/3;随着保温层厚度的增加,试件的抗剪承载力和延性降低,并且试件的厚度越大,其抗剪承载力和延性降低的幅度越大;连接件的存在能够有效提高试件的抗剪承载力和延性,还会改变试件的破坏模式;减小连接件的嵌入角度有助于增大试件的抗剪承载力,但会降低试件的延性,还会导致破坏模式发生改变。为了评估ECC–XPS夹心保温墙板达到峰值荷载后的耗能能力,对各类试件进行了韧性分析,发现在墙板中设置一定的连接件能够有效提高试件的耗能能力,并且设置90°连接件对耗能能力的提升最明显,同时预制试件的耗能能力最差。根据试验结果对抗剪承载力计算公式进行修正。研究为ECC–XPS夹心复合墙板在实际工程中的应用奠定了基础。

表面粗糙度和含氧官能团对炭纤维/环氧树脂界面黏结的贡献

炭纤维(CF)与基体之间的界面黏结对CF增强聚合物复合材料的性能至关重要。为了评估机械啮合和化学键合对炭纤维增强环氧树脂(EP)复合材料界面黏附性能的贡献,分离了炭纤维的表面粗糙度和含氧官能团以研究它们对界面黏附的影响。结果表明,氨水处理提高了表面粗糙度而不改变化学性能,而电化学处理在不改变表面粗糙度的情况下提高了化学性能。采用微滴法测试了CF/EP的界面剪切强度(IFSS),并通过线性拟合得到了IFSS与表面粗糙度和氧含量之间的函数关系。结果表明,在双官能和四官能环氧树脂体系中,化学键合对于增强界面黏附的贡献因子高于机械互锁。

混凝土基体与修补材料界面黏结强度的影响因素综述

修补材料与混凝土基体之间界面的高质量黏结是确保成功修复的关键.然而,影响界面黏结强度的因素有很多,该文分别从界面处理方法、基体水分含量、界面剂、修补材料和浇筑成型方向等方面进行综述.此外,还描述了不同应力状态下的界面黏结强度的测试方法.研究结果表明:选择合适的界面处理方法、黏结剂和修补材料可以有效提高界面黏结强度.基体为饱和面干状态时,有助于其与修补材料之间的黏结.此外,测试方法也显著影响了界面黏结强度.

碳纤维编织网增强磷酸镁水泥砂浆界面黏结性能研究

为研究碳纤维编织网增强磷酸镁水泥砂浆加固法(TRMM)中2个界面(砂浆-混凝土、碳纤维编织网-砂浆)的黏结性能,对21个黏结试件进行了弯折试验。研究变量包括界面处理方式(打磨、刻槽、凿毛)、磷酸镁水泥砂浆(MPCM)类型(MPCM、聚乙烯醇纤维(PVA)改性MPCM)、碳纤维编织网处理方式(表面涂层、表面涂层+粘砂、浸渍+粘砂),分析了试件破坏模式和在不同变量下黏结性能变化规律。结果表明,砂浆-混凝土界面黏结性能随着界面粗糙度的提高而增强,当粗糙度由0.77 mm提高至1.97 mm,试件由脆性破坏变为延性破坏;PVA可通过桥联作用改善碳纤维编织网-砂浆界面黏结性能;浸渍和粘砂后碳纤维编织网-砂浆界面黏结性能显著增强,界面黏结强度提高68%。

碳化对环氧树脂与混凝土界面黏结性能影响的分子模拟研究

环氧树脂与混凝土的界面黏结性能是影响纤维增强聚合物加固混凝土结构效果的关键因素之一,而混凝土的碳化作用又会影响环氧树脂与混凝土的界面黏结性能。本文以分子动力学为依托,探究碳化对环氧树脂与混凝土界面黏结性能的影响。结果表明,碳化的存在能提升环氧树脂与混凝土的界面黏结性能,使环氧树脂的分布更加靠近混凝土表面,环氧树脂与基底的相互作用能更高。静态结构分析表明,环氧树脂与混凝土基底主要是以钙氧键和氢键连接,在碳酸钙表面化学键的连接数目更多且化学键强度更高。动态分析发现,水化硅酸钙表面受较少离子对和氢键束缚,环氧树脂能自由移动,不利于强界面黏结性能的产生。

硅灰掺量对预制混凝土界面黏结性能影响研究

为提高砂浆垫层与预制混凝土墩柱、承台界面间的黏结性能,在连接处涂刷一层界面剂,采用水泥净浆为基准,以不同硅灰掺量为变量,研究硅灰掺量对预制混凝土界面黏结性能的影响,通过实验分别测试了抗折强度、抗压强度、劈拉强度及剪切强度。结果表明,从力学性能上看,同一龄期下,抗折及抗压强度均随着硅灰掺量的增加呈现先提升后下降的趋势,硅灰掺量为8%时的抗折与抗压强度值最大,分别为9.5,63.6 MPa,表现为力学性能最好;从黏结性能上看,劈拉及剪切强度均随着硅灰掺量的增加出现先增加后减小的现象,掺量为8%时,28 d强度值分别为1.7 MPa和1.65 MPa,黏结性能最优,28 d强度增长率较7 d分别提高了40%和65%。综合分析力学性能和黏结性能,得出硅灰掺量为8%时,界面黏结效果最优。

侵蚀性离子对PE纤维与水泥基材料界面黏结性能的影响

严酷环境中纤维增强水泥基复合材料的性能通常会随着服役时间的延长呈下降趋势。通过单纤维拉拔试验系统研究了侵蚀性离子和养护方式对PE纤维与水泥基材料界面黏结性能的影响。结果表明:Cl^(-)和SO_(4)^(2-)均会对PE纤维与水泥基材料界面黏结性能产生影响。当侵蚀龄期较短时,在未水化水泥颗粒继续水化和Friedel’s盐、钙矾石的填充作用下,PE纤维与水泥基材料界面最大拔出荷载和PE纤维拔出能随着侵蚀龄期的增加而增大。随着溶液浓度和侵蚀龄期的增加,PE纤维与水泥基材料界面最大拔出荷载和PE纤维拔出能越来越小。与标准养护试件相比,85℃高温蒸汽养护试件的PE纤维与水泥基材料黏结性能受侵蚀溶液浓度和侵蚀龄期的影响更小。研究结果可为耐腐蚀纤维增强水泥基复合材料设计与制备提供理论依据。

钢纤维-基体混凝土界面黏结性能及影响因素分析

为优化钢纤维-水泥混凝土界面特性,文章在钢纤维混凝土中复掺聚合物乳液,通过拉拔试验获得拉拔荷载-位移曲线,计算钢纤维-基体混凝土界面黏结强度及钢纤维拔出的拉拔韧性,并分析粗集料最大粒径,钢纤维和聚合物单掺、复掺对界面黏结强度及拉拔韧性的影响规律。研究结果表明:减小基体混凝土粗集料最大粒径有助于提高钢纤维-基体混凝土界面黏结强度;掺入钢纤维后,混凝土界面黏结强度提高,拉拔韧性增加,且纤维掺量越大拉拔韧性越大;相较于钢纤维混凝土,复掺聚合物对界面黏结强度作用效果不显著甚至有所减弱,但钢纤维-基体混凝土界面得到强化,提高钢纤维从混凝土中拔出的拉拔韧性28.4%。

沥青路面坑槽冷补料及界面黏结料研究综述

为进一步促进沥青路面坑槽修补材料在道路工程领域中的发展和应用,综合当前研究成果对坑槽冷补填料和坑槽界面黏结料展开了全面的分析。首先对溶剂型冷补料、乳化型冷补料和反应型冷补料的改性剂类型、强度形成机理和性能指标等进行论述,并针对改性乳化沥青的制备方式和性能改善方面进行综合分析;其次对热熔型黏结材料、冷涂型黏结材料和热固型黏结材料的材料类型及性能评价方法进行综述,并从微观角度对材料固化机理进行总结。结果表明:溶剂型冷补料应用较少,乳化型冷补料具有较好的高温性能和水稳定性,反应型冷补料具有良好的高温性能和强度特性,但造价高;热熔型黏结料强度高、弹性恢复力好,但高温稳定性不足,冷涂型黏结料生产方便,但储存稳定性差,热固型黏结料黏结强度大,高温稳定性好,但造价高。

超高性能混凝土与普通混凝土的界面黏结性能研究

超高性能混凝土(Ultra-high performance concrete, UHPC)具有优异的力学性能和耐久性,被广泛应用于组合构件及结构加固中,其中,UHPC与既有普通混凝土(Normal concrete, NC)之间的界面黏结性能至关重要。采用劈裂抗拉方法,探究了界面粗糙度、普通混凝土强度、浇筑方式对UHPC-NC界面黏结抗拉性能的影响。试验表明,UHPC-NC试件的破坏模式主要分为3种,界面粗糙度较小时,易发生黏结面破坏;界面粗糙度较大时,UHPC与NC基体均会发生破坏;界面粗糙度是影响UHPC-NC界面黏结强度的主要因素,随着界面粗糙度的增加,UHPC-NC的界面黏结抗拉强度逐渐增加;混凝土强度的增加可以有效提高UHPC-NC界面黏结抗拉强度;水平浇筑试件相比于竖向浇筑试件具有较好的界面黏结抗拉强度。

BFRP复合水泥板与PUR保温板界面黏结性能研究

随着“双碳”目标的提出,各类新型复合保温模板及一体化复合墙体已成为当前研究热点。本文提出了一种以硬质聚氨酯(PUR)保温板为保温层,玄武岩纤维增强材料(BFRP)复合水泥板为面层的复合保温模板,通过设计的6组试件进行推出剪切试验,研究保温板上开槽类型、深度及数量等因素对面层与保温层界面黏结性能的影响,并引入耗能因子来评价试件耗能能力。结果表明:在保温板上开槽、加深开槽深度、增加开槽数量都可以提升试件的界面黏结强度和韧性。综合对比各工况,在PUR保温板表面开槽可以明显提升试件的界面黏结性能,开横槽试件的界面黏结性能优于开纵槽试件,开井字槽试件表现出最好的界面黏结性能,可使试件界面黏结强度、韧性、耗能能力较不开槽试件分别提升了163%、260%、28.57%,加深开槽深度对于界面黏结性能提升有限,对耗能能力基本没有影响;与开1条横槽相比,开2条横槽可使试件界面黏结性能提升约16%。通过回归分析,建立了界面黏结强度计算公式,与试验结果对比发现计算值与试验值吻合良好。

灌浆料与既有混凝土界面黏结性能试验研究

为确保灌浆料和既有混凝土结构共同工作,通过直接剪切试验,研究了灌浆料和普通混凝土之间的界面黏结强度。考虑连接界面形状、灌浆料强度与龄期等因素设计制作了18组54个Z型直剪试件,通过剪切试验测量了应变及位移,得到了相应的界面黏结-滑移曲线,提出了灌浆料修复既有混凝土结构的界面黏结滑移模型,并给出了界面黏结刚度建议值。试验结果表明:界面形状为三角形时的界面黏结强度最大,梯形的次之,光滑的最小;灌浆料强度对界面黏结强度的影响与灌浆料龄期密切相关,7d龄期时界面黏结强度随灌浆料强度的增加而减小,28d龄期时界面黏结强度随灌浆料强度的增加而增大;灌浆料与混凝土的界面黏结强度随灌浆料龄期的增加而增大,灌浆料龄期对光滑界面的影响程度最大,对梯形以及三角形界面的影响程度较小。

原竹-保温材料界面黏结滑移性能试验研究

为研究原竹-保温材料界面的黏结应力与滑移分布,进行了12个试件的拉拔试验,研究了界面的破坏模式、黏结机理及影响黏结强度的因素,并给出了提高原竹-保温材料界面黏结性能的措施.结果表明:原竹-保温材料界面的黏结力由化学胶结力、机械咬合力及摩擦力3部分组成.原竹-保温材料界面的滑移过程可分为4个阶段:无滑移阶段、滑移阶段、摩擦阶段、后滑移阶段.保温材料包裹原竹的长度越长、原竹表面越粗糙、原竹直径越小,其界面黏结强度越大,其中原竹表面粗糙度的影响最大.对原竹表面进行粗糙化处理、选用直径较小的原竹、用保温材料将原竹全面包裹可提高原竹-保温材料界面的黏结性能.

UHPC与普通混凝土的界面黏结剪切性能分析

超高性能混凝土(Ultra-high performance concrete, UHPC)具有优异的力学性能和耐久性,在高强荷载、复杂恶劣环境下,UHPC优越的性能使加固后的桥梁结构及既有结构能够维持良好的工作状态,有效提高和改善既有结构的承载力和耐久性。对于加固构件或组合构件,UHPC与既有普通混凝土(Normal concrete, NC)优良的界面黏结性能是保证组合构件良好、高效和持久工作的前提。试验采用双面剪切试验方法探究了界面粗糙度、普通混凝土强度与界面湿度对UHPC-NC界面黏结剪切性能的影响。结果表明,UHPC-NC试件的破坏模式主要分为3种,浇筑面试件发生界面破坏,低粗糙度试件破坏时呈现普通混凝土剥落,界面粗糙度较大的试件发生UHPC-NC破坏。随着界面粗糙度的增加,UHPC-NC的界面黏结剪切强度逐渐增加,骨料与UHPC的机械销栓力大大提升了界面黏结剪切强度。较高的混凝土强度有助于改善UHPC-NC的界面黏结性能;界面湿润试件较界面干燥试件具有更好的界面黏结剪切强度。

温度对水泥乳化沥青砂浆层与混凝土层间界面黏结影响

采用高低温循环模拟试验,研究温度对板式轨道砂浆充填层与混凝土底座板层间界面黏结的影响.分别用沥灰比（A/C）为0.3、0.5、0.7、0.9的水泥乳化沥青砂浆和C40混凝土,制备不同砂浆层与相同混凝土层2层黏结的复合试件,置于变温范围为-20℃～60℃试验箱内,在设定的高低温循环变化制度下,用表面粘贴应变片法测试复合试件中各层和界面的变形规律,并用Z字型夹具测试经一定温度循环后复合试件的界面剪切强度.结果表明：在温度升降过程中,水泥乳化沥青砂浆层的热变形行为不同于混凝土,砂浆层的热变形值大于混凝土层的热变形值,且随沥灰比增加而增大;砂浆层的热变形速率有温度和时间依赖性;复合试件中混凝土层对砂浆层的热变形具有较大约束作用,导致复合试件界面处产生温度应力;在高低温循环变化条件下,温度应力引起砂浆层出现表面开裂,并导致界面剪切强度不断下降,最终引起层间离缝和界面完全脱黏.由此证明了环境温度变化和砂浆与混凝土的热行为差异是板式无砟轨道结构服役中出现砂浆充填层开裂和层间离缝等劣化现象的2个重要原因.

温度作用对碳纤维-混凝土界面黏结性能的影响

为研究温度作用对碳纤维(CFRP)—混凝土黏结界面剪切性能的影响,首先进行了温度作用下不同固化条件的胶黏剂黏结性能试验,研究了温度作用及固化方式对胶黏剂拉伸剪切性能的影响.试验发现,玻璃化温度是影响胶黏剂高温性能的一个重要指标,温度作用下胶黏剂材料的黏结性能退化大部分发生在其玻璃化转变区域.其次,结合常温下已有的CFRP—混凝土界面黏结应力—滑移关系提出了温度作用下界面黏结应力—滑移关系的计算方法.最后,汇总和分析了目前已有的CFRP—混凝土界面试验研究结果,引入胶黏剂玻璃化温度这一参数,给出了温度作用下CFRP—混凝土界面剪切黏结强度、极限承载力和初始剪切刚度计算模型.