BFG增强蒸压加气混凝土砌块填充墙框架抗震性能试验研究

大量震害表明,在强震作用下传统填充墙框架结构的填充墙与框架之间相互作用非常复杂,破坏严重。为改善填充墙框架结构的抗震性能,本文采用适应我国墙材革新所倡导的蒸压加气混凝土砌块作为墙体材料,利用玄武岩纤维格栅(BFG)替代钢筋作为填充墙墙体内的拉结材料,设计了两种不同的填充墙与框架的柔性连接方式,对填充墙框架进行了拟静力试验研究。分析了其破坏特征、滞回曲线特性、骨架曲线、墙体延性、强度衰减、刚度退化以及累积耗能。结果表明,在水平荷载作用下,采用柔性连接方式的填充墙对框架承载能力影响不大,不会因框架在平面内发生较大位移而导致墙体严重破坏,且采用本文提出的平板连接方式的填充墙对框架抗侧刚度几乎没有影响,其破坏模式更为合理;同时,墙体内配置的玄武岩纤维格栅延缓了墙体的开裂,对墙体变形构成有效约束。

配BFG蒸压加气混凝土砌块砌体基本力学性能数值模拟

将蒸压加气混凝土(AAC)砌体填充墙采用薄灰缝专用砂浆砌筑,并在灰缝中配置玄武岩纤维格栅(BFG),可以提高墙体的抗压强度和延性。为了研究配BFG的AAC砌块砌体的基本力学性能,设计了9组27个试件进行抗压和抗剪试验。在试验的基础上,首先分析了砌体的抗压和抗剪性能,给出抗压上升段本构方程和抗压、抗剪强度建议公式;其次运用ABAQUS对砌体的抗压和抗剪性能进行模拟,通过比较模拟结果与试验结果,验证了有限元模型的合理性;最后分析了模型受压时的应力-应变关系,给出抗压下降段本构方程。研究表明:荷载施加处,接触面上剪应力集中是砌体通缝抗剪破坏的主要原因;本构方程可为配BFG蒸压加气混凝土砌体填充墙抗震性能的研究提供参考。

生物栅-复合人工湿地系统对黑臭河水的中试处理

针对黑臭河水溶解氧极低、有机物污染重的特点,充分利用生物栅技术和人工湿地技术组合而成生物栅-复合人工湿地系统（BFG-IVCWs）,来净化黑臭河水降低COD等污染物质。试验结果表明：软性填料槽对COD的去除率为30%-40%,人工湿地对COD的去除率保持在45%,梭鱼草及蜂巢石对COD去除效果明显。该系统运行期间TP去除率为58.13%-83.25%,对TN去除效果初期较好,达到58.14%。

玄武岩格栅增强ECC复合材料反复荷载作用下本构关系模型

为了研究玄武岩格栅增强水泥基复合材料(ECC)反复荷载作用下的力学性能,考虑玄武岩纤维复材(BFRP)格栅层数和加卸载循环方式,对玄武岩格栅增强ECC薄板试件进行了单轴反复拉伸试验。试验结果表明:玄武岩格栅与ECC复合,充分发挥了玄武岩格栅的材料性能,进一步提高了基体ECC的延性。随着玄武岩格栅层数的增加,玄武岩格栅增强ECC的极限抗拉强度显著增大。依据试验结果建立了反复荷载下玄武岩格栅增强ECC的本构关系模型。计算结果表明:该模型可以有效地预测反复荷载下玄武岩格栅增强ECC的应力-应变关系、极限抗拉强度、极限拉伸应变和残余塑性应变。

BFRP网格-PCM薄面黏贴加固钢筋混凝土板抗弯性能

针对老旧桥梁桥面板出现结构损伤与材料老化,结合玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)网格与聚合物砂浆(PCM)提出一种新的加固技术以提升钢筋混凝土板的抗弯性能。首先,采用双剪试验研究BFRP网格与混凝土界面的黏结荷载,共制备18个试件,试验变量包括网格种类、网格厚度、PCM种类以及界面剂;其次,浇筑6块钢筋混凝土板,通过四点弯曲试验系统地分析网格种类、网格厚度、网格布置方式以及PCM种类对加固板抗弯性能的影响。研究结果表明:界面剂能有效提高BFRP网格与混凝土之间的黏结荷载;当BFRP网格与混凝土表面的黏结长度大于有效黏结长度时,BFRP网格强度利用率达到90%以上,黏结荷载高于相同情况下玄武岩纤维布/BFRP板与混凝土的黏结荷载;BFRP网格与PCM形成的薄面加固层能显著提高钢筋混凝土板的开裂荷载、屈服荷载以及极限荷载,同时减小最大裂缝宽度并改善裂缝分布;在整个加载过程中,BFRP网格-PCM薄面加固层与混凝土板协同变形,加固板最终发生混凝土压碎或FRP网格断裂破坏,并未出现剥离破坏;传统钢筋混凝土构件抗弯承载力计算方法适用于预测BFRP网格加固后板的抗弯承载力。

高承压、低成本的车用35MPa玄武岩纤维缠绕复合材料气瓶

为了提高压缩天然气(CNG)汽车的续驶里程,将CNG气瓶工作压力由20 MPa提高到35 MPa,同时采用高强度、低成本、储量丰富的新型缠绕纤维——玄武岩纤维来替代传统碳纤维和玻璃纤维,设计出车用35 MPa玄武岩纤维缠绕复合材料气瓶。通过薄膜理论和网格分析法计算出复合材料气瓶内衬和纤维缠绕层基本结构参数,利用ANSYS Workbench ACP模块建立1/2气瓶模型,数值模拟了气瓶在各种工况下的强度和稳定性。结果表明:(1)铝合金内衬在35 MPa工作压力下,最大应力位于封头和筒身的过渡段,其值为166.19 MPa,小于铝合金内衬屈服强度的60%即177.6 MPa;(2)环向缠绕层和螺旋缠绕层在爆破压力119 MPa下的最大应力分别为3 742.6 MPa和3 490.6 MPa,满足玄武岩增强纤维抗拉强度(3 000～4 840 MPa)的范围,符合DOT-CFFC铝合金内衬全缠绕复合材料气瓶的相关要求;(3)新型材料玄武岩纤维可以替代碳纤维和玻璃纤维缠绕在CNG气瓶上,能够满足气瓶的承压要求,安全可靠。结论认为,将目前常用的车用CNG气瓶工作压力由20 MPa提高到35 MPa可行,该研究成果有助于天然气汽车的应用推广。

玄武岩纤维网格拉伸性能试验研究

玄武岩纤维是继碳纤维、玻璃纤维后又一种无机高性能纤维材料,具有无长期蠕变、物理化学性能稳定、热稳定性好等优异性能。基于国内现行可应用于纤维网格材料拉伸测试的规范对加载应变速率存在差异,研究了该材料在静态与准动态应变速率范围内不同应变速率对3种规格型号的玄武岩纤维网格单轴拉伸性能的影响,并分析了纤维束初始波状弯曲、纤维束截面面积、网格尺寸、树脂浸渍程度对玄武岩纤维网格基本抗拉力学性能的影响及原因,可为今后该材料用于建筑加固的结构设计和材料生产质量管理提供参考。

玄武岩纤维格栅加筋水泥稳定碎石基层温缩应变分析

选用玄武岩纤维格栅对水泥稳定碎石基层进行加筋处理。通过数学模型分析水泥稳定碎石基层温缩应变产生的机理;选取A、B、C 3个试验路段,分别将玄武岩纤维格栅铺筑于基层顶部、上基层与下基层层间及不铺筑玄武岩纤维格栅,并开展温度、应变数据采集,分析相同试验条件下,不同玄武岩纤维格栅的铺筑层位对温缩应变的影响。结果表明:随着温度的升高,A、B、C 3个试验路段的应变均呈现增大的趋势;8月温度最高的月份应变最大,12月温度最低的月份应变最小;相同采集月份时,A、B 2个铺筑玄武岩纤维格栅的试验路段上下基层顶面应变均显著小于未铺筑玄武岩纤维格栅的C试验路段,A试验路段上基层顶面的应变略高于B试验路段下基层顶面的应变,A试验路段下基层顶面的应变略高于B试验路段上基层顶面的应变,表明玄武岩纤维格栅铺筑于上下基层之间加筋效果最佳。

纤维网格增强超高韧性水泥复合材料加固混凝土圆柱受压性能试验

为提升纤维增强聚合物复合材料(FRP)在加固材料中的优势和发挥效率,同时克服传统纤维网格增强砂浆的抗裂性差的缺点,将超高韧性水泥基材料(ECC)替代砂浆作为FRP网格无机黏结剂的新型复合材料已被提出,但仍缺乏相关的基础研究。本文以新型聚乙烯型ECC为基材,重点研究FRP grid/ECC加固混凝土柱的加固机制。以标准混凝土圆柱为试验对象,采用新型ECC材料为基材的FRP grid/ECC复合材料,以不同强度素混凝土、不同网格材料(玄武岩纤维增强聚合物复合材料(BFRP)与碳纤维增强聚合物复合材料(CFRP)网格)为试验变量,研究了该加固方式下对混凝土轴心受压性能的影响。试验结果表明,该加固方法可有效改善素混凝土脆性压溃破坏模式,提高峰值强度及受压延性。基于FRP grid/ECC材性特征,提出两阶段FRP grid/ECC加固机制,并基于该机制提出加固素混凝土圆柱承载力计算方法。

配玄武岩纤维格栅蒸压加气混凝土砌块砌体基本力学性能试验

实现薄灰缝设计是蒸压加气混凝土砌块砌体推广中的关键问题之一,为解决这一问题需要寻找一种抗拉强度高且厚度较薄的材料代替传统拉结钢筋,通过配玄武岩纤维格栅蒸压加气混凝土砌块砌体基本力学性能试验,研究了玄武岩纤维制品网格尺寸、断裂强度、铺设层数以及在纤维表面涂覆环氧树脂等因素对砌体基本力学性能的影响。结果表明:与普通砌体相比,配玄武岩纤维格栅砌体抗压强度增加约10%,抗剪强度增加约13%,砌块强度利用率提高8%左右。灰缝厚度为5mm,能实现薄灰缝的要求。