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.

黏结钕铁硼磁体生产和回收生命周期评价

关于钕铁硼磁体回收的研究越来越受到重视,但在起步阶段回收制备技术是否能够真正带来环境效益是不确定的。采用ReCiPe评价方法,选取制备1 kg黏结钕铁硼磁体为功能单位,分别对黏结钕铁硼磁体直接制备和回收制备流程的环境影响进行评价并对比。结果表明:直接制备流程中对环境影响最大的关键阶段为熔炼阶段,环境影响主要由钕和电力产生;回收制备流程中对环境影响最大的关键阶段为去除有机物阶段和热压固化阶段,环境影响主要由次氯酸钠和电力产生。生产1 kg黏结钕铁硼磁体,直接制备工艺对人体健康损害、生态健康损害和资源耗竭的环境损害分别是回收制备工艺的158.40%、180.63%、63.37%。

BFRP筋与超高性能纤维混凝土黏结性能试验研究

为探究玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)筋与超高性能纤维混凝土(UHPFRC)之间的黏结性能,通过中心拉拔试验,对BFRP-UHPFRC试件破坏模式、黏结-滑移曲线进行分析,且探讨了筋材直径、单一纤维及钢-PVA混杂纤维对黏结强度的影响。结果表明,试件破坏模式包括BFRP筋拔出破坏与拉断破坏。BFRP筋直径的增大将导致黏结强度降低。随着单一纤维掺量增加,黏结强度呈先增大后减小的趋势。而相较于单一纤维,钢-PVA混杂纤维显著提高了试件的黏结强度,当掺入1%钢纤维和0.5%PVA纤维时,黏结强度最高(25.35 MPa)。此外,通过灰狼算法优化的支持向量回归模型实现对黏结强度的预测,预测值与实际值拟合较好。

高强钢管超高性能混凝土界面黏结滑移性能试验

目的为了研究高强钢管超高性能混凝土的黏结滑移性能,方法考虑径厚比、长径比和钢纤维掺量3个参数的影响,设计并制作15根构件进行试验研究,通过推出试验,得到轴向荷载与加载端位移的荷载-位移曲线,以及高强钢管与超高性能混凝土之间的黏结强度,根据试验结果,对影响黏结强度的参数进行定性定量分析。结果结果表明:随着高强钢管长径比和径厚比的增加,黏结强度减小;随着钢纤维掺量增加,试件黏结强度先增加后减小,即当钢纤维掺量从1%增加到2%时,黏结强度增加,但当钢纤维掺量从2%增加到3%时,黏结强度反而降低;试件荷载-滑移曲线表现为两种形式,一是有明显的峰值点,峰值点后曲线急速下降(部分出现尾部上升的现象),二是曲线无明显峰值点,拐点后曲线持续缓慢增长。高强钢管超高性能混凝土的黏结破坏分为黏结阶段、滑动阶段和抗摩擦阶段。结论以长径比、径厚比、含钢率和套箍系数为参数,结合试验数据并对其进行回归分析,得到适用于高强钢管超高性能混凝土黏结强度的计算模型,并将计算结果与试验结果进行对比,计算值与试验值吻合较好,可为实际工程提供一定参考。

黏结剂喷射制备陶瓷型芯抗弯强度、尺寸精度及表面质量影响因素的研究进展

黏结剂喷射因具有低成本和可控性优势而在陶瓷型芯的制备中得到广泛的应用,但制备陶瓷型芯的抗弯强度、尺寸精度和表面质量一般较低,而这些不足可以通过改变制备工艺参数来进行改进。综述了粉末、黏结剂、成形工艺和后处理工艺这4个方面的参数对陶瓷型芯抗弯强度、尺寸精度和表面质量的影响,提出了提高黏结剂喷射制备陶瓷型芯抗弯强度、尺寸精度和表面质量的未来发展方向。

沙漠砂混凝土与钢筋黏结性能试验研究

在我国西部沙漠砂资源丰富的背景下,探究沙漠砂对钢筋与混凝土黏结性能的影响,制作中心拉拔试验,通过对不同沙漠砂取代率和不同粉煤灰掺量下的钢筋与混凝土的黏结强度进行试验研究。根据黏结滑移曲线,分析沙漠砂取代率和粉煤灰掺量对钢筋和混凝土黏结强度、极限位移、破坏模式的影响。研究结果表明:直径16 mm钢筋混凝土试件在锚固长度较短导致脆性劈裂破坏的情况下,钢筋与混凝土的黏结强度随沙漠砂取代率的增加呈先上升后下降的趋势;粉煤灰掺量为20%时,对两者的黏结强度提升最大。

浸水环境下改性氯氧镁砂浆黏结强度变化规律

为了研究经青稞秸秆灰(HBSA)改性的氯氧镁水泥砂浆(MOCM)作为西部盐湖地区普通混凝土的外防护层,抵御盐湖区卤水侵蚀从而延长混凝土服役寿命的可行性,开展了浸水环境下掺入HBSA的MOCM的黏结强度等试验研究.采用普通混凝土作为黏结基层,以混凝土基层涂刷界面剂、MOCM中掺入HBSA以及砂浆层厚度等影响因素为变量,通过黏结拉拔试验分析各因素对MOCM黏结强度的影响规律,确定最优的设计参数,通过多项式模拟以及MATLAB中网格化处理等数值模拟方法,建立氯氧镁水泥黏结强度时变模型,进一步分析了浸水环境下改性MOCM黏结强度的损伤退化规律.采用微观测试技术分析了MOCM的物相组成、官能团结构、微观形貌、元素映射等特征,揭示了HBSA对MOCM黏结性能的影响机理.结果表明,HBSA中有较多的活性SiO2,能够与MOCM中的水化产物发生二次水化反应,生成水化硅酸镁(M―S―H)凝胶,填充MOCM内部孔隙,增强密实性,提高黏结性能.厚度为18 mm、掺入HBSA,且涂刷界面剂的MOCM黏结强度最高,其在浸水环境下的黏结强度退化速率最慢,基于三次多项式的数值模型能较好地反映其黏结强度的退化规律,最优组YY-18的相关性系数R2达到0.98.

烟煤黏结指数测定实验技术分析及实验教学优化

为准确测定烟煤黏结指数,优化本科实验教学过程,基于国家标准分析测试步骤,从煤样制备、煤样混合与压块、焦化与转鼓实验等方面对实验误差进行全面评价,为精准高效测试烟煤黏结指数提供理论依据。从工程背景实际出发,探索将传统验证性实验教学变更为开放性实验,激发学生主观能动性,提升实验教学质量。

层间摩擦系数对非黏结柔性管抗拉铠装层轴压屈曲失效模式的影响研究

在柔性管运输、铺设安装和服役过程中,由于其抗拉铠装层钢带为柔性细长螺旋结构,当外部载荷超过临界值时,抗拉铠装层钢带容易发生屈曲失效。考虑非线性材料、几何大变形、层间接触和摩擦等非线性效应的影响,运用ABAQUS有限元软件建立了63.5mm典型非黏结柔性管8层完整结构模型,研究了在抗拉铠装层不同层间摩擦系数的情况下,非黏结柔性管在轴向压缩载荷作用下的力学性能和屈曲失效模式。研究结果表明,层间摩擦系数对非黏结柔性管的抗压刚度和抗拉铠装层屈曲失效模式有较大影响,层间摩擦系数以0.1和0.2为分界点,抗压刚度和屈曲失效模式均呈现出“三段式”变化规律。研究成果可为海洋非黏结柔性管的结构设计和屈曲失效评估提供技术参考。

高温后钢管高强混凝土柱的黏结性能

为了研究高温后钢管高强混凝土柱的黏结性能,通过有限元软件ABAQUS建立模型,并与已有试验结果进行验证,吻合良好。研究表明:钢管高强混凝土柱的黏结应力随着温度的升高呈现出先增加后减小的趋势;黏结应力随着混凝土强度的增大而增大,随着径厚比的增大而减小;长径比在2.74~7.72的范围内,随着长径比的增加,黏结力逐渐增加;黏结界面破坏的速度随温度的增加而减缓;随着温度的增加耗能因子呈现先增大后减小的趋势。

型钢高强自密实混凝土黏结滑移性能试验研究

为研究型钢与高强自密实混凝土界面黏结滑移性能,以混凝土保护层厚度和型钢埋置长度作为变化参数,设计9个型钢高强自密实混凝土试件进行推出试验.观察试件破坏过程、破坏形态和裂缝发展形式,获取了试件加载端的荷载-滑移全过程曲线,研究不同变量对其黏结性能的影响规律.结果表明:型钢高强自密实混凝土组合结构界面极限黏结强度随着混凝土保护层厚度的增加而增大,最大增幅94.9%;随着型钢埋置长度的增加而减小,最大削减为38.1%.界面黏结抗剪刚度随着型钢保护层厚度的增加先增大后减小,最大增幅85.1%;随着型钢埋置长度的增加而增大,最大增幅为30%.界面耗能能力与其变量相关性较弱;随保护层厚度的增加,界面损伤发展越晚;随型钢埋置深度的增加,界面损伤速度减缓.提出了型钢高强自密实混凝土黏结强度的计算公式,能较好地预测型钢高强自密实混凝土黏结强度.

BFRP筋回收轮胎钢纤维混凝土黏结性能分析

对玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)筋在回收轮胎钢纤维(RTSF)混凝土中的黏结性能进行了试验和分析研究.对不同RTSF体积掺量、BFRP筋直径和嵌入长度的试件进行了拉拔试验,研究其对黏结破坏模式、黏结滑移响应和黏结强度的影响,并提出了BFRP筋RTSF混凝土的黏结滑移理论模型.结果表明:BFRP筋RTSF混凝土黏结破坏类型包括拔出破坏、劈裂破坏以及拔出且劈裂破坏;BFRP筋直径对黏结破坏模式无显著影响,而RTSF体积掺量、BFRP筋直径和嵌入长度均对黏结强度有较大影响,且RTSF体积掺量与极限黏结强度呈正相关,BFRP筋直径和嵌入长度对其影响与之相反;当RTSF体积掺量从0增大至1.5%时,其极限黏结强度最大可提高约23.87%.与已有模型相比,所提出的黏结滑移理论模型对BFRP筋RTSF混凝土的黏结滑移曲线具有更高的拟合精度.

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。

碳纤维增强复合材料黏结型锚固体系弯拉性能试验研究

为了研究碳纤维增强复合材料(CFRP)黏结型锚固体系的弯拉性能,对设计的锚固体系试件进行了10组轴向拉伸试验与12组弯拉试验。在锚固体系优化基础上研究了CFRP筋直径、弯曲半径改变下试件的极限承载力、破坏模式、锚固效率及CFRP筋荷载‒应变关系。结果表明,锚固体系的弯拉承载力折减量系数随CFRP筋弯曲半径的增大而减小,CFRP筋直径越大试件承载力折减量系数越大,并且CFRP筋横向约束有利于弯拉极限承载力的提高。此外,CFRP筋荷载‒应变曲线的非线性变化是试件失效前的典型特征。弯曲半径和CFRP筋直径的比值与锚固效率系数为线性关系,比值在2.4‰以下时试件的弯拉锚固效率系数小于80%,试件呈不均匀断裂和剪切的破坏形式。

基于煤岩显微组分分选与重构的海石湾矿煤黏结特性研究

为提升海石湾矿煤的利用价值,基于工业分析、元素分析以及煤岩显微组分的检测结果,通过高密度脱灰、按密度分选和煤岩显微组分重构等方法,研究了煤岩显微组分的分选方式与重构煤的黏结特性。结果表明:海石湾矿煤品质优良,但其中情质组含量较高是限制其应用范围和高价值利用的主要因素;将原煤煤样的粒度破碎至6mm以下,可使煤与杂质解离充分,当分选密度为1.6g/cm²时,精煤理论产率为85.50%,理论灰分为5.09%,可选性等级为易选;以1.6g/cm²为分选密度对破碎后(<6mm)原煤进行脱灰处理,并将脱灰后轻产物磨细至0.125mm,按密度1.28g/cm²进行分选,可得到产率为42.00%、镜质组含量为85.92%的浮物;煤岩显微组分重构后,当其中镜质组含量大于75%时,重构煤的黏结性有了明显提高,达到了气煤标准,可有效提升产品的利用价值。研究结果不仅可推动海石湾矿煤基于显微组分的分质利用,也对“双碳”背景下煤炭清洁高效利用具有重要意义。

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。

AAR与锈蚀对钢筋-混凝土黏结性能的耦合劣化试验研究

为研究碱骨料反应(Alkali-Aggregate Reaction,AAR)和锈蚀对钢筋-混凝土黏结性能影响的损伤机理,试验制备了一系列不同钢筋直径的混凝土拉拔试件,通过测量混凝土的膨胀量、钢筋锈蚀质量损失以及相应的拉拔试验,评估不同程度损伤对黏结性能的影响。得到了耦合损伤下碱骨料膨胀和钢筋锈蚀对黏结性能影响的量化结果,并阐明了黏结性能的劣化规律。结果表明:短期耦合损伤下,AAR凝胶和锈蚀产物填充混凝土孔隙以提高黏结强度;随着损伤程度加剧,反应产物膨胀应力释放,黏结强度开始下降。长期耦合损伤作用会严重劣化混凝土性能,造成混凝土黏结性能严重劣化。研究结果可为钢筋混凝土工程设计与维护提供参考。

先进陶瓷黏结剂喷射增材制造技术发展与展望

在过去的20年中,陶瓷黏结剂喷射增材制造技术已经成为制造复杂陶瓷构件的一种革命性方法,特别是在航空航天、生物医疗、电子信息等多个关键领域展现出显著的应用潜力与价值。本文全面回顾了此技术的基础原理、材料选择、工艺流程、性能特征及制造缺陷,并针对未来的挑战和目标进行了深入展望。文中首先详细概述了该技术的成型原理,对其与其他增材制造工艺的优势和局限进行了对比分析;然后综合总结了国际研究进展,重点包括陶瓷粉末的性能与处理、黏结剂的配置与其在粉床中的动力学行为、工艺参数的调整与后续致密化工艺,并讨论了这些因素如何影响初坯和最终制件的密度、孔隙结构、组织特性及性能;最后,基于现有研究成果和应用局限,本文对粉末原材料、黏结剂的设计、工艺参数优化等方面提出了前瞻性的发展建议。本篇综述旨在为理解和应用陶瓷黏结剂喷射增材制造提供全面的科学研究和工程实践指导。

钢筋混凝土黏结-滑移行为敏感性分析及机器学习模型

针对钢筋混凝土黏结-滑移行为,利用ABAQUS有限元软件,构建了基于内聚力模型的钢筋混凝土黏结-滑移有限元模型,通过能量和荷载-位移曲线探究了仿真模型网格敏感性以及内聚力参数敏感性。针对钢筋混凝土黏结强度问题,建立基于非线性自回归动态神经网络模型(NARX)的预测模型,以黏结长度、钢筋直径和加载方式为变量,建立20组数据对钢筋的荷载-位移曲线进行了预测。结果表明,当网格尺寸为6 mm时,可以较理想地平衡预测精度与计算成本;有限元预测结果对内聚力参数的敏感性由强到弱依次为损伤起始强度、断裂能和刚度;所建立的NARX预测精度达到99.6%,有潜力代替量大且耗时的数值模拟和物理试验,实现对钢筋混凝土黏结强度的高效准确预测,为钢筋混凝土黏结强度的预测和设计提供新的便捷途径。

基于BP-ANN与RBF-ANN的钢筋与混凝土黏结强度预测模型研究

为研究神经网络对钢筋与混凝土黏结强度的预测能力以及神经网络的输出性能,基于大量的试验数据,提出一种基于改进神经网络的变形钢筋与混凝土黏结强度预测模型,对混凝土结构的研究与实际工程应用均有着重要的意义。收集290组黏结锚固试验数据,引入基于反向传播人工神经网络(BP-ANN)与径向基函数神经网络(RBF-ANN)算法,揭示混凝土强度、保护层厚度、钢筋直径、锚固长度及配箍率对变形钢筋与混凝土黏结性能的影响规律,建立基于改进神经网络算法的钢筋与混凝土黏结强度预测模型。对比分析不同数据预处理方法和训练神经元个数对建议模型预测结果的影响,评估各经典模型与建议模型的预测精度和离散性,提出临界锚固长度计算公式。结果表明:BP-ANN预测值与试验值比值的均值、标准差及变异系数分别为1.009、0.188、0.86,其预测精度略高于RBF-ANN;建议模型能够更准确、更稳定地预测钢筋与混凝土的黏结强度,该方法为解决钢筋与混凝土黏结问题提供了新思路。