玄武岩纤维棒聚合物混凝土的弯曲韧性

研究了玄武岩纤维棒(BFB)的纤维增强指数I_(R)对玄武岩纤维棒聚合物混凝土(BFB-PC)韧性指标T_((2(n-1)))(n)的影响,通过分形理论探究了T_((2(n-1)))(n)与裂缝形貌的关系,并建立了弯曲韧性计算模型.结果表明:当IR=90.0时,BFB对BFB-PC的增韧效果最优,此时BFB-PC的弯曲韧性比未掺BFB时提升了8.39倍;BFB的增韧阈值为IR=37.5和IR=90.0;当IR相同时,与未掺聚合物的混凝土相比,聚灰比为0.06的BFB-PC T_((2(n-1)))(n)更高;IR越大裂缝形貌越复杂,T(2(n-1))(n)与裂缝分形维数呈二次函数关系;本文提出的弯曲韧性计算模型准确描述了BFB对PC梁的增韧作用,其试验值与理论值的相对误差小于15.00%.

高温下玄武岩纤维增强地质聚合物混凝土的动态压缩力学行为

为研究高温下玄武岩纤维增强地质聚合物混凝土(BFRGC)的动态压缩力学行为,本文制备了纤维体积掺量为0%、0.1%、0.2%、0.3%的BFRGC试件,并对其进行了不同温度(20、200、400、600、800℃)下的动态冲击试验。结果表明:BFRGC试件静态抗压强度、动态抗压强度和比能量吸收具有明显的温度强化效应和高温损伤效应,峰值应变表现出显著的温度塑化效应。BFRGC试件的静态抗压强度、动态抗压强度的温度阀值为400℃。随着温度的升高,BFRGC试件的静态抗压强度、动态抗压强度和比能量吸收均先增大后减小,峰值应变不断增大。掺加适量的玄武岩纤维可以提高常温及高温下地质聚合物混凝土的静态抗压强度和动态力学性能,且其最佳掺量为0.1%。

无损检测技术在纤维增强聚合物复合材料机械损伤监测中的应用进展

本文综述了近年来应用在纤维增强聚合物复合材料中无损检测技术的研究成果,分析比较了超声波技术、图像处理技术、基于X射线的无损检测技术(X射线摄影、X射线断层摄影技术与X射线暗场成像技术)、红外热成像技术的原理及特性,针对已有的无损检测技术和研究现状,对纤维增强聚合物复合材料无损检测技术未来的发展方向和应用进行了展望。

玄武岩纤维增强聚合物筋混凝土循环拉拔试验及预测模型

为探究动荷载下玄武岩纤维增强聚合物(BFRP)筋与混凝土的黏结行为,开展了BFRP筋混凝土正反向循环拉拔试验,对其黏结动力性能进行分析。结果表明,从黏结应力⁃滑移关系曲线揭示,循环荷载下BFRP筋与混凝土黏结行为经历4个阶段的受力特征:弹性阶段、裂缝扩展阶段、裂缝闭合阶段和摩擦阶段;随BFRP聚合物筋直径的增大,降低了BFRP筋⁃混凝土界面的黏结强度;随循环次数的增加,BFRP筋与混凝土的黏结强度减小,黏结强度对应的滑移量增加,剪切滞回面积减小,耗能能力降低;基于试验结果,提出了适用于计算循环荷载下BFRP筋与混凝土黏结性能的预测模型,从而为BFRP筋混凝土抗震和疲劳行为奠定试验和理论基础。

纤维聚合物加固钢筋混凝土减震柱的数值分析

文章提出了一种共面投影法来解决钢纤维聚合物交叉点的识别问题。对含1%和2%钢纤维聚合物的活性粉末医院建筑混凝土减震柱试样建立数值模型。数值模型与实际试件切片的比较表明,改进的方法具有良好的模拟效果。采用改进的锚索单元模拟钢纤维聚合物与某医院建筑混凝土之间的粘结滑移行为。然后,模拟了含1%钢纤维聚合物的某医院建筑钢筋混凝土减震柱试样的单轴压缩、三轴压缩和三点弯曲,进一步研究混凝土减震柱试样的混凝土开裂和钢纤维聚合物滑移行为。钢筋混凝土减震柱试件在各种力学试验下的破坏模式与实验结果数值一致,证明了所建立的数值模型的实用性和准确性。本研究为钢筋混凝土减震柱力学的数值模拟提供了基础。

洋麻纤维地聚合物混凝土的抗渗透及抗腐蚀性能研究

混凝土中掺加纤维能够改善地聚合物混凝土的拉伸性能,添加天然纤维替代合成纤维更符合低碳环保理念,而洋麻纤维便是其中之一。文中以地聚合物混凝土为研究对象,通过开展物理力学实验及吸水性试验,分析洋麻纤维对地聚合物混凝土吸水性、孔隙率、抗氯离子渗透,以及抗腐蚀的能力。结果表明,随着洋麻纤维长度和含量不断增加,地聚合物混凝土的吸水率、孔隙度,以及吸附性也随之提高;0.75%,1.0%纤维含量和20,30 mm条件下洋麻纤维地聚合物混凝土,抗水渗透能力较好,比普通地聚合物混凝土氯离子渗透深度减少20%~25%;洋麻纤维地聚合物混凝土在硫酸盐和酸性环境中表现出抗硫酸盐和酸性侵蚀能力,但当将纤维含量为1.5%、长度40 mm时候,抗酸性能力有所降低。

冻融作用下复合纤维混凝土力学性能研究

本研究旨在探究复合纤维混凝土在经历冻融循环后的力学性能变化。通过对比不同冻融循环次数后的复合纤维混凝土的抗压强度、抗拉强度和抗弯强度,本文分析了纤维类型、含量以及混凝土基体组成对冻融后性能的影响。研究表明,纤维的加入能显著提高混凝土的抗冻融能力,其中某些特定类型的纤维对提升冻融后的力学性能更为有效。本研究为工程应用中的冻融环境下混凝土材料选择和设计提供了理论依据。

有机聚合物复合纤维改良砂土无侧限抗压强度研究

为研究有机聚合物复合纤维改良砂土的抗压特性、变形规律与改良机理,通过无侧限抗压强度试验和数值模拟分析了改良砂土抗压变形过程的力链变化与微裂纹发育规律,给出了改良砂土的破坏与改良机理。结果表明:有机聚合物复合纤维能够有效提升砂土的抗压强度,随着有机聚合物含量的增大,改良砂土的无侧限抗压强度逐渐提高;随着有机聚合物含量与应变增大,改良砂土的力链演化与微裂纹发育明显改变,力链由环状和柱状结构转变为拱状结构,微裂纹总数量及张拉微裂纹增多,破坏由单一路径向多路径转变。有机聚合物复合纤维黏结、包裹砂粒以及三者相互耦合胶结有效提升了砂土的抗压特性;当荷载过大时,有机聚合物膜发生破裂,纤维逐渐断裂与滑脱,改良砂土网状结构逐渐失稳,砂粒被迫发生位移与旋转,形成局部微裂纹,最终发育、延伸形成裂隙造成破坏。

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。

BFRP条带-PVC管材复合加固纤维再生混凝土短柱轴压性能

为了研究BFRP条带-PVC管材复合加固纤维再生混凝土短柱的轴心抗压性能,对13组再生混凝土短柱进行了轴压试验和理论分析。主要研究变量为BFRP条带层数(0层、1层、3层)、BFRP间距(25 mm、37.5 mm和50 mm)和加固方式(无侧向约束、BFRP条带加固和BFRP条带-PVC管材复合加固)。研究结果表明:BFRP条带-PVC管复合加固不仅可以提高试件的极限承载力,还可以改善纤维再生混凝土短柱的破坏形态。在应力-应变曲线的非线性强化阶段,加固方式对试件刚度的影响更为显著。随着BFRP包裹量的增加,试件的峰值应力和极限应变均明显增加。依据试验数据建立的软化段的应力-应变计算模型具有较好的适用性。

回收轮胎聚合物纤维混凝土干缩性能研究

为研究回收轮胎聚合物纤维(RTPF)对混凝土干缩性能的影响,对素混凝土、RTPF混凝土(体积分数分别为0.1%,0.2%,0.4%和0.8%)和聚丙烯纤维(PPF)混凝土(体积分数为0.1%)进行干缩试验和纤维作用机理分析.结果表明:不同掺量RTPF混凝土比素混凝土坍落度降低8.1%~62.2%,含气量增大11.2%~47.9%;RTPF混凝土的干缩率在0~7 d时增长速率较快,之后逐渐平缓,RTPF的加入降低了混凝土干缩的早期增长速率;混凝土干缩率随RTPF掺量的增加出现先降低后升高的趋势,当RTPF体积分数为0.2%时混凝土干缩率出现最小值,不同掺量RTPF混凝土在7 d和28 d时的干缩率分别比素混凝土降低了14.2%~36.0%和2.9%~27.2%;相同体积分数(0.1%)下PPF混凝土的干缩率比RTPF混凝土低,在抑制混凝土干缩方面体积掺量0.2%的RTPF可替代体积掺量0.1%的PPF;扫描电子显微镜测试表明,RTPF可与混凝土基体有效黏结,并承担来自混凝土基体的收缩应力;通过干缩率的拟合值与实测值对比得到适合RTPF混凝土的干缩计算模型.

聚合物胶粉复合纤维混凝土的力学性能

针对普通水泥混凝土的脆性问题,利用聚合物胶粉与不同参数的三种纤维复掺,制备了聚合物胶粉复合纤维混凝土,采用L9(34)的正交方案研究了聚合物复合胶粉混凝土的基本力学性能。结果表明:胶粉对混凝土的抗压强度、抗折强度和弹性模量的影响最大,其次是纤维种类;胶粉掺量的增加会明显降低混凝土的抗压强度和抗折强度,纤维掺量在0.1%~0.3%时,随着纤维掺量的增加和纤维弹性模量的增加,都能够提高混凝土的抗压强度和抗折强度,胶粉加入降低了混凝土的弹性模量,但有助于增强混凝土的韧性。

NaOH和聚合物乳液复合改性橡胶混凝土的性能研究

为了研究NaOH和聚合物乳液复合改性橡胶混凝土的性能,对橡胶颗粒采用浓度为4%的NaOH溶液进行12 h浸泡处理,然后将其等体积取代9.5%的河砂,并掺入不同种类(丁苯乳胶、合成树脂、乳化沥青)和掺量(1%、2%、3%、4%、5%)的聚合物乳液对橡胶混凝土(CRC)进行复合改性,研究了聚合物乳液的种类和掺量对CRC力学、抗冻性能的影响。结果表明:随着聚合物乳液掺量的增加,试件的抗压、抗折强度先增大后减小,其中,2%合成树脂对试件抗压、抗折强度的提高效果最好;对于CRC的抗冻性能,3种聚合物乳液的最佳掺量均为3%,其中,丁苯乳胶、合成树脂对CRC抗冻性能的改善效果相对较好,乳化沥青的改善效果相对较差。

钢纤维地质聚合物混凝土冲击力学性能研究

通过控制粉煤灰、矿渣用量制备基准强度分别为C50、C60和C70的普通地质聚合物混凝土试件,再掺入不同体积量(0.3%, 0.6%, 0.9%和1.2%)的钢纤维制备出钢纤维地质聚合物混凝土试件。采用霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar, SHPB)对试件在不同冲击气压(对应不同应变率)下的抗冲击性能进行研究,探讨钢纤维掺量、应变率及混凝土基准强度对试件动态抗压强度和韧性指数的影响;采用ABAQUS软件进行数值模拟,对模拟与试验结果加以分析和验证;建立钢纤维地质聚合物混凝土动态应力-应变本构模型。结果表明:各组试件的动态抗压强度随着应变率、混凝土基准强度地提高逐渐增大,而钢纤维掺量仅对强度较低地质聚合物混凝土产生较大影响;应变率的提高使试件完整性逐渐变差,而随着钢纤维掺量与混凝土基准强度的提高,试件完整性逐渐变好,冲击耗能与韧性逐渐增加;数值分析与试验结果吻合较好,验证了结果的可靠性;钢纤维地质聚合物混凝土动态应力-应变本构模型计算结果与试验结果整体吻合较好,可用于预测冲击荷载下钢纤维地质聚合物混凝土的力学性能。

高温后钢纤维混凝土压-剪复合受力研究

为研究高温后钢纤维混凝土压剪复合受力下的力学性能,以压应力比和温度作为参数,对20组钢纤维混凝土分别开展直剪试验和压剪试验,对比分析不同试件的破坏形态,探究了温度和压应力比对剪切强度的影响,并基于3种理论建立了高温后钢纤维混凝土压剪复合应力状态下的破坏准则。结果表明压剪复合受力状态下,混凝土剪切强度主要由接触摩阻力贡献,钢纤维混凝土峰值剪切强度随压应力比增大而增大,随温度升高而降低;随着压应力增大,剪切面上摩阻系数降低,峰值剪切强度增长幅度降低。依据试验数据,对比基于不同理论所建立的高温后钢纤维混凝土压剪破坏准则,考虑精确度和适用性,基于应力不变理论建立的破坏准则效果最好。

钢纤维和聚合物乳液对混凝土力学性能及微观结构特征影响研究

通过掺入钢纤维和聚合物乳液改善混凝土的微观结构及力学性能,测试得到钢纤维混凝土、聚合物乳液改性混凝土和钢纤维聚合物混凝土工作性能及3 d、28 d、90 d力学性能。利用氮吸附试验、压汞试验及密度法测试得到混凝土的总孔隙体积、体积中值孔径、闭口孔隙率等微观孔结构特征参数,分析钢纤维和聚合物乳液对混凝土微观结构特征及力学性能的影响规律。研究结果表明:在混凝土中复掺钢纤维和聚合物乳液后,抗压强度变化不大,但3 d、7 d及90 d抗折强度分别提高了24.1%~69.5%、34.3%~70.5%、3.4%~43.7%,压折比从6.37~8.34变化到3.99~5.93;混凝土总孔隙体积、总比表面积、平均孔径及体积中值孔径下降,闭口孔隙率增加;钢纤维掺量宜为0.6%~0.9%,乳液最佳掺量为6%~9%。钢纤维和聚合物乳液有效改善了混凝土的韧性和微观结构特征,且复掺作用效果明显优于单掺。

碳纤维增强聚合物混凝土抗冲击性能试验研究

为了更好地研究纤维混凝土的力学性能,通过在聚合物混凝土中加入碳纤维进行改性来研究不同掺量碳纤维增强聚合物混凝土的抗冲击性能。采用分离式霍普金森压杆试验系统开展冲击压缩试验,从应力—应变曲线、强度和变形特性、冲击韧性等方面探究碳纤维掺量对聚合物混凝土抗冲击性能的影响。结果表明:随着碳纤维掺量的增加,聚合物混凝土的抗冲击性能先增强后减弱;当碳纤维掺量为0.2%时,混凝土的动态抗压强度最大,承受高应变率压缩荷载的变形能力最强,即碳纤维的最佳掺量为0.2%。

聚合物乳胶粉改性碳纤维增强混凝土的配合比设计

为提高碳纤维在混凝土中的分散性,利用可再分散聚合物乳胶粉与短切碳纤维对混凝土进行复合改性,运用正交试验方法,基于L_(9)(4^(3))正交试验表,设计两批18(2×9)组聚合物乳胶粉-碳纤维复合改性混凝土(PMCFRC)的坍落度、28d抗压强度及纤维分散性检测试验。第1批正交试验研究了水灰比、聚合物掺量、碳纤维掺量对PMCFRC性能的影响,第2批正交试验研究了分散剂种类、分散剂掺量、减水剂掺量对PMCFRC性能的影响,获得PMCFRC的坍落度、抗压强度、电阻率等基本参数,并利用极差和方差分析方法,研究各因素的主次顺序,分析其是否影响显著,基于此寻找出PMCFRC最优配合比。结果表明:第1批正交试验中,对于坍落度、电阻率以及电阻率变动系数,碳纤维掺量为显著因素;对于28d抗压强度,水灰比为显著因素;第2批正交试验中,对于坍落度和28d抗压强度,减水剂掺量为显著因素;对于电阻率和电阻率变动系数,分散剂掺量为显著因素。PMCFRC最佳配合比为:水灰比0.49,聚合物掺量12%,碳纤维掺量0.3%,砂率34%,分散剂选用羟乙基纤维素,分散剂掺量0.4%,减水剂掺量1.2%,消泡剂掺量0.3%。

碳纤维增强聚合物在桥梁工程中的应用

碳纤维增强复合材料在桥梁工程领域具有重要的应用前景。该文介绍了碳纤维增强材料在桥梁中的高强度、轻质化、耐久性和抗腐蚀性等方面的优势,概述了碳纤维增强材料在斜拉桥拉索、桥梁梁板、桥墩和桥梁加固等桥梁中的应用,指出碳纤维增强材料有望实现桥梁工程向更安全、更耐久和更可持续方向应用与发展。

层布式钢纤维无机聚合物轻骨料混凝土的弯拉性能研究

为对比分析掺入钢纤维前后无机聚合物轻骨料混凝土的弯拉性能,文中开展了不同钢纤维体积掺量对无机聚合物轻骨料混凝土弯拉强度及弯曲韧度指数的影响研究。结果表明:钢纤维体积掺量从0.5%、1.0%到1.5%,与无机聚合物轻骨料混凝土相比,层布式钢纤维混凝土弯拉强度分别提升了35.7%、45.2%及54.7%;层布式钢纤维混凝土弯拉韧性分别提升了15.9、20.5及27.8倍;无机聚合物轻骨料混凝土呈现为脆性破坏,层布式钢纤维无机聚合物轻骨料混凝土具有一定的韧性。