刚性聚合纤维对透水混凝土改性的试验研究

为改善透水混凝土表面质量及混凝土硬度和强度特性,进行了透水混凝土中掺入刚性聚合纤维的试验。得到了在透水混凝土中掺入刚性聚合纤维能较好的增强混凝土的表面质量和提高混凝土硬度和强度的结论。探讨了刚性聚合纤维透水混凝土的可行性,同时介绍了刚性聚合纤维透水混凝土的配合比设计、成型工艺、透水性、强度相关性能的研究成果。为推广透水混凝土在其他试验领域和工业应用提供理论支持。

多聚合纤维素防止手术后粘连的基础与临床应用的前瞻性系列研究

目的 :研制一种新型的非生物性可吸收的防粘连材料—多聚合纤维素 (Poly CMC) ,观察其动物实验与临床疗效。方法 :分动物实验和临床应用实验两阶段。第一阶段 1993～ 1996年应用赛克鸡、SD大鼠、新西兰大白兔为动物实验模型 ,分别观察Poly CMC在防止肌腱、神经、硬膜、关节及腹腔术后粘连的效果。第二阶段 :1997～ 1999年观察了Poly CMC在临床防止肌腱粘连的疗效。结果 :Poly CMC局部可存留 6～ 8周。动物实验和临床防治粘连效果明显优于其他对照组 ,用后无明显的组织学炎性及排异反应和病理性超微结构变化 ,提示Poly CMC具有良好的组织生物相容性。结论 :Poly CMC是一种理想的防粘连材料 ,能防止外科术后的粘连 ,且成本低 ,易于保存 ,应用简便 ,有开发价值。

聚合纤维对耐火浇注料透气性的影响

为提高半成品浇注料的机械强度及其抗剥落性,增加浇注料的透气性,在制备浇注料时外加聚合纤维。论述了将恒定直径、不同长度的聚丙烯纤维外加到耐火浇注料中,以确定其对浇注料透气性及气孔率的影响,指出主要与纤维长度及其燃尽后形成的路径有关。

低燃聚合纤维材料

防火的成纤聚合物和纺织材料领域的研究包括下述三方面: 一开发新颖阻燃剂(FR)或阻燃体系(FRS),这对成纤聚合物具有高效防火效果,并且有可能对化纤或纺织业企业中聚合物材料进行实用性改性; 一在各种组分的阻燃剂存在下,研究成纤聚合物的热氧化分解作用;

毛细管通道聚合纤维：液相分离新平台

以微米级内径的纤维作为色谱填料的研究已经活跃了很多年，但是由于重现性较差和填充过程难以控制等问题，使其商品化过程大大延缓。近来发展起来的一种新型聚合纤维材料可以克服已有的许多缺陷，有望作为新一代的色谱固定相。

颗粒级配对含聚合纤维浇注料烘烤行为的影响

耐火浇注料有多种施工方法,主要取决于使用条件和材料本身的特性。在化学组成一致的情况下,颗粒级配情况对浇注料的流变行为起决定性作用。因此,在浇注料中引入的烘烤助剂,如聚合物纤维,其作用也与颗粒级配有关。本工作研究了典型的含纤维可泵送、自流及振动浇注料的透气性和烘烤行为与颗粒级配的关系。透气性测量和抗爆裂试验结果主要与最大粘结厚度(MPT)、界面分离(IPS)参数及粗细颗粒比有关。不同类型的浇注料对烘烤助剂有不同的要求,所加纤维的助烘效率强烈依赖于浇注料的颗粒级配情况。

聚合物纤维与水泥基材料界面性能研究进展

聚合物纤维与水泥基材料界面粘结性能是影响纤维增强水泥基复合材料延性的关键因素。传统混凝土具有脆性较大韧性较差等缺点,为满足高强高韧性工程需要,国内外学者将聚合物纤维加入水泥基材料中从而制备出具有良好性能的纤维增强水泥基复合材料。为了分析国内外近年来在相关领域的研究成果,总结聚合物纤维与水泥基材料界面性能参数及脱粘机理,纤维物理性质(埋深,直径,种类,改性)、水泥基材料组分、加载速率、温度和服役环境对聚合物纤维与水泥基材料界面粘结性能的影响规律,以及纤维与水泥基材料界面过渡区特点。结果表明:聚合物纤维具有稳定的化学性质,纤维发挥桥接作用主要依靠纤维与水泥基材料界面粘结性能。通过对聚合物纤维进行物理和化学处理,调整纤维长径比、埋深,改变水泥基材料水灰比、砂灰比及砂子类型等水泥基体组分可有效改善纤维与水泥基材料界面粘结性能。同时温度、服役条件和加载速率对其界面粘结性能也影响明显。

碳纤维增强聚合物复合材料水导激光切割损伤机理研究

碳纤维增强聚合物(CFRP)复合材料在水导激光加工后,切缝表面和横截面存在热损伤,这些损伤是影响材料力学性能、降低材料服役性能的重要因素。针对该问题,采用试验方法分析了加工参数对沟槽几何形貌和表面形貌的影响规律,研究了沟槽表面和横截面的热损伤形成机理。研究结果表明:高激光功率、低脉冲频率和低切割速度可有效增大沟槽深度;激光与材料的相互作用和水射流的冲刷作用是形成沟槽表面热损伤的主要原因。在2 mm厚CFRP切割试验中发现:横截面热影响区宽度与纤维排布方向有关,0°碳纤维热影响区宽度最大,45°和135°碳纤维热影响区宽度次之且宽度相近,90°碳纤维热影响宽度最小;另外,提高水射流速度有利于抑制热影响区的扩展,水射流速度由80 m/s提高至120 m/s,最大热影响宽度缩小35.7%。

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。

聚合物纤维沥青混合料配合比设计与路用性能研究

文章采用Superpave配合比设计方法和基于最紧密状态的均衡设计方法这2种设计方法对纤维沥青混合料进行了配合比设计,并对添加纤维和不添加纤维的2种沥青混合料进行了性能对比分析。研究结果表明:对纤维沥青混合料可同时采用Superpave设计方法和基于最紧密状态设计方法进行设计,需对比分析两者体积参数指标后综合分析确定最终油石比;添加纤维后,沥青混合料各项指标均有提升,其中低温弯曲破坏应变和动态模量提升20%以上,抗压强度和抗压回弹模量等指标提高幅度均在10%以上。

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。

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。

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。

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.

RTP-PVA混杂纤维的工程水泥基复合材料干缩性能试验研究

为研究回收轮胎聚合物(recycled tyre polymer,RTP)和聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)混杂纤维对工程水泥基复合材料(engineered cementitious composites,ECC)干缩性能的影响,对RTP-PVA混杂纤维总体积分数为2.0%的ECC进行流动性、直接拉伸和干缩试验,并分析混杂纤维作用机理和干缩计算模型.结果表明:RTP纤维替代率为12.5%~50%对ECC流动性影响不大,比单掺PVA纤维的ECC流动性降低1.09%~3.69%.ECC的抗拉强度随RTP纤维替代率的增加而降低,不同比例的混杂纤维比单掺PVA纤维的ECC抗拉强度降低了23.6%~56.6%.不同比例混杂纤维ECC干缩率曲线趋势相近,7 d时干缩率为28 d时的80.92%~82.77%.ECC的干缩率随RTP纤维替代率的增加而降低,28 d时不同RTP纤维替代率的混杂纤维比单掺PVA纤维的ECC干缩率降低了0.80%~2.09%.RTP-PVA混杂纤维可在ECC中协同发挥作用抑制基体干缩,结合试验结果得到适合RTP-PVA混杂纤维ECC的指数型干缩预测模型.

玻璃纤维增强聚合物腰梁受力性能试验与有限元模拟

为探究基坑支护工程中玻璃纤维增强聚合物(glass fiber reinforced polymer,GFRP)腰梁的应力分布规律和变形特性,结合GFRP腰梁力学性能试验及数值模拟,依托于青岛某深基坑工程,利用ABAQUS有限元软件对不同工况下双腹板GFRP腰梁进行了有限元模拟。研究结果表明,与钢材相比,GFRP材料具备较高的抗弯强度,但弹性模量较低;最大加载至700 kN时,双腹板GFRP腰梁变形的室内试验结果和数值模拟结果的变化规律相似,随着荷载水平的增加,呈线性变化,说明GFRP腰梁始终处于弹性工作状态,整体稳定性强。明确了预应力锚杆轴力为300 kN时GFRP腰梁在两端自由、两端约束以及一端约束一端自由3种情况下的应力分布规律和变形特征;对于两端自由的GFRP腰梁,预应力锚杆轴力为150 kN时的应力、位移约为预应力锚杆轴力为300 kN时的50%。研究结果可为类似工程提供借鉴与参考。

纳米颗粒填充玻璃纤维增强环氧树脂复合材料的力学性能

为探究纳米颗粒[纳米氧化铁(NFe)、纳米二氧化硅(NS)、多壁碳纳米管(MWCNT)]填充玻璃纤维增强环氧树脂复合材料(GFRP)的力学性能,对纳米颗粒质量分数分别为0.1%、0.2%、0.5%、1.0%的纳米颗粒/GFRP材料开展了拉伸、压缩、弯曲及冲击力学性能试验,并结合扫描电镜(SEM)分析了纳米颗粒的种类及质量分数对试件力学性能的影响规律。结果表明,随着纳米颗粒质量分数的增加,试件拉伸强度均先增大后降低,纳米颗粒的良好分散性及与树脂间的黏聚力能够提升试件的拉伸强度,但过量纳米颗粒的掺入会形成积聚现象,使得试件拉伸强度降低。相较于GFRP试件,掺入纳米颗粒的质量分数为0.1%、0.2%、0.5%和1.0%时,MWCNT/GFRP抗压强度的增幅分别为25.31%、36.04%、26.84%和27.25%,弯曲强度的增幅分别为58.74%、63.21%、40.89%及43.11%,纳米颗粒的掺入使得试件抗压强度、弯曲强度、冲击强度均得到改善,颗粒种类及质量分数的不同使得试件力学性能提升效果存在差异。SEM试验结果表明,外荷载作用下纤维出现断裂、分层现象,纤维与纳米颗粒间存在的摩擦效应增强其力学性能,颗粒的积聚使得试件力学性能降低。

基于分子动力学模拟的聚合物纤维/C-S-H界面黏结性能研究

纤维增强混凝土(FRC)的宏观力学性能是由界面微观结构和水化产物与纤维之间的界面结合性能决定的。通过分子动力学模拟研究了PVA,PA和PP纤维在水化硅酸钙(C-S-H)基体中的拉拔过程,表征了聚合物纤维/C-S-H界面的黏结性能。研究结果表明,聚合物纤维类型与复合材料界面的黏结性能密切相关,CS-H黏结性能排序为PVA>PA>PP。界面中的Ca^(2+)通过形成O_(CSH)-Ca-O_(poly)连接,为界面键合的主要贡献者。此外PVA或PA纤维与C-S-H基体之间可以形成H键,起到辅助增强界面键合的作用。通过配位数的分析定量比较了界面处不同键合数目,并联合原子动力学行为差异的分析结果来综合解释键合差异的原因。纤维界面黏结性能在分子尺度的探明有助于指导水泥/纤维复合材料的设计与制备。

基于联合仿真的短纤维增强聚合物共混挤出-注塑成形全流程模拟

短纤维增强聚合物广泛应用于汽车、电子、机械等领域,共混挤出和注塑成形是其最常见的制备和成形工艺。现有共混挤出与注塑成形的模拟仿真存在材料和工艺信息孤立、产品优化协同困难的问题,难以满足聚合物产品高端化与定制化的发展需求。文中提出了一种短纤维增强聚合物共混挤出-注塑成形过程的联合仿真方法,建立共混挤出过程全区域流场计算模型,基于流场模拟实现纤维断裂和纤维长度分布模拟,在此基础上,建立考虑纤维含量的流变与压力-比容-温度(PVT)模型计算材料等效热力学参数,通过模流-结构性能求解注塑拉伸试样的纤维取向与弹性模量分布,实现共混挤出-注塑成形全流程模拟。纤维质量分数为20%,30%和40%的玻纤增强尼龙6注塑拉伸试样弹性模量实验与模拟结果相对误差分别为9.94%,8.32%和3.72%,验证了联合仿真的准确性。

浅埋纤维增强聚合物管廊力学性能研究

为了解决纤维增强聚合物计算弹性模量取值不准确的问题,提出一种通过环刚度计算纤维增强聚合物管廊弹性模量的方法,采用数值模拟分析纤维增强聚合物管廊特征点的变形量及变形规律,并在德阳市某浅埋纤维增强聚合物管廊工程进行静、动载荷验证试验。结果表明:1)通过环刚度反算得出管材弹性模量的方法基本可行;2)浅埋纤维增强聚合物管廊变形与回填质量的相关度较大,而与内部环形肋的相关性不明显;3)采用数值模拟得出的管廊在静、动荷载作用下的变形量及变形规律与现场试验结果基本吻合。