Flexural Performance of CFRP-Bamboo Scrimber Composite Beams

This study presents a new structure made up of bamboo scrimber and carbon fiber reinforced polymer(CFRP)to address the low stiffness and strength of bamboo scrimbers.Three-point bending test and finite element model were conducted to study the failure mode,strain-displacement relationship,load-displacement relationship and relationships between strain distribution,contact pressure and deflection,and adhesive debonding.The results indicated that the flexural modulus and static flexural strength of the composite beams were effectively increased thanks to the CFRP sheets.The flexural modulus of the composite specimens were 2.33-2.94 times that of bamboo scrimber beams,and the flexural strength were 1.49-1.58 times that of bamboo scrimber beams.Adhesive debonding had a great influence on the strain distribution and deflection of the composite specimens.It was an important factor for the failure of the CFRP-bamboo scrimber composite specimens.According to the finite element simulation,the strain distribution,contact pressure and deflection also greatly changed with the adhesive debonding.After complete peeling,the deflection of the specimen was 3.09 times that of the unpeeled because it was no longer an integral beam.

碳纤维改性透水混凝土的制备及力学性能研究

为探究碳纤维对透水混凝土的改性方法,明确相关参数对其物理力学性能的影响规律,文章开展了一系列室内试验研究。考虑碳纤维几何特征、掺量等核心参数,在室内制备标准试件,研究了碳纤维长度、掺量等对透水混凝土物理、力学性能的影响机制,以及对其透水性能的影响。研究结果表明,碳纤维长度、体积掺量对透水混凝土的力学性能有较大影响,纤维长度越长、掺量越大,透水混凝土的力学性能提升效果越显著,其中,抗折性能最高可提升70%。但是,碳纤维同时也会降低改性混凝土的透水性能,因此,在制备碳纤维改性混凝土时,应兼顾力学性能与透水性,合理设计。

碳纤维增强热固性织物预浸料压实行为的试验研究

以万能试验机为平台设计了一种表征预浸料压实行为的试验方法,探究了国内外两种型号碳纤维/环氧树脂织物预浸料在不同温度、压力及铺层数下的受压响应变化规律,以此研究了在热压罐成型过程中预浸料未发生固化反应前的压实行为。结果表明:在阶梯式加压试验条件下,预浸料压实过程包括受压起始突变阶段、力保载蠕变阶段和加载后期厚度趋近阶段;压实应变随温度升高而增加,但达到一定温度后应变开始趋近于一个极限应变,18层铺层下,Cycom970预浸料在85℃之后达到极限应变0.186,国产预浸料在105℃之后达到极限应变0.301;不同压力、铺层数也会对预浸料压实行为产生影响,但两种预浸料表现出不同的变化规律。

CFRP布对先张法预应力Bulb-T梁抗弯性能影响研究

为研究碳纤维增强复合材料(CFRP)布对先张法预应力Bulb-T梁抗弯性能的影响,采用有限元软件ABAQUS建立了三维实体模型,并进行了四点弯曲试验数值模拟,分析了在不同CFRP布加固方式下Bulb-T梁损伤过程及受力性能。结果表明:先张法预应力Bulb-T梁模拟值与试验结果误差较小,建立的模型可以较准确地模拟足尺预应力钢混梁的破坏形态、预拱度、荷载-位移曲线;CFRP加固能够显著提升梁体的抗弯刚度及开裂荷载,延缓开裂时间、抑制裂缝的扩展,其中,下翼缘板底部粘贴CFRP布可在失效前对跨中裂缝密集区起到有效控制,弯剪区包裹加固减小了梁体加载点及垫块之间“八”字形裂缝的展开;下翼缘板底部粘贴CFRP布对抗弯承载力的提升效果更加显著,且极限承载力和刚度随着加固层数的增加而增大。

建筑工程绿色碳纤维保温砂浆性能测试分析

保温砂浆是重要的建筑绝热层施工材料,为提升保温砂浆的保温效果,提出适用于建筑工程的绿色碳纤维保温砂浆。碳纤维掺量为0.1%、0.3%、0.5%、0.7%,分别拌制保温砂浆进行性能测试与对比分析,根据线性拟合结果建立导热系数与表观密度的关系式。结果表明:①碳纤维掺量增加,保温砂浆表观密度先降低后升高,稠度和强度先升高后降低,28 d龄期抗压强度最大值46.3 MPa,抗折强度最大值6.81 MPa,该组保温砂浆的碳纤维掺量为0.5%;②碳纤维提升保温砂浆的抗开裂性能,构成稳定的三维网状结构,碳纤维掺量为0.5%的保温砂浆抗裂效果良好;③保温砂浆的导热系数随碳纤维掺量增加呈先下降、后升高的变化规律,导热系数最低值为0.058 W/(m·K),保温效果良好,该保温砂浆的碳纤维掺量为0.5%;④随表观密度的增加,导热系数线性增加。结合试验检测数据和分析结果,确定碳纤维最佳掺量为0.5%,按此掺量拌制的保温砂浆强度、抗裂性能、保温性能良好,本研究对绿色碳纤维保温砂浆制备与应用有指导意义。

单丝20 mm碳纤维含量对CFRC梁抗弯性能的影响试验

为了提高碳纤维增强混凝土(Carbon Fiber-Reinforced Concrete,CFRC)的动态抗弯性能,研究了低速落锤冲击作用下,单丝20 mm碳纤维的CFRC抗弯性能。试验工况设置为6种碳纤维体积分数(0、0.20%、0.25%、0.30%、0.35%、0.40%)。主要结论如下:提出了结合化学分散剂的多级物理分散法,实现了长度为20 mm碳纤维在混凝土中以单丝态均匀分布,改善了20 mm碳纤维在混凝土中难分散的现状。当冲击速度为3 m/s时,随着碳纤维体积分数由0提高至0.40%,碳纤维体积分数为0.35%的CFRC梁断裂吸收能量最多,约为相同工况下素混凝土梁的2.3倍。长度为20 mm的碳纤维实现在混凝土的水泥相中呈单丝态均匀分散。基于本试验,相较于其他工况,碳纤维体积分数为0.35%的CFRC梁断裂耗能最多。该研究对提高CFRC梁的综合性能具有很好的实际应用价值,易于推广使用。

碳纤维布与钢板复合加固钢筋混凝土梁抗弯性能试验研究

对碳纤维布与钢板复合加固的钢筋混凝土梁的抗弯性能进行试验研究,探讨了混凝土强度、纵筋配筋率、碳纤维布用量、钢板用量、锚固方式等对复合加固的钢筋混凝土梁的破坏机理、受力性能的影响。试验结果表明:碳纤维与钢板复合加固钢筋混凝土梁能有效地提高截面承载力,约束裂缝的发展,提高刚度;加载点及端部采用的U型钢板箍较好地防止了梁中剥离破坏的发生。同单种材料加固梁相比,复合加固梁的抗弯性能有较好的改善。

碳纤维布加固钢筋混凝土梁的抗弯性能分析

通过对4根不同加固条件下,碳纤维布增强钢筋混凝土梁进行纯弯段受力破坏实验,分析了碳纤维布对钢筋混凝土梁抗弯性能的影响和作用.实验表明,钢筋混凝土梁被碳纤维布加固后,抗弯承载力明显提高,但对梁的刚度和变形性能影响不大,根据试验结果,提出了碳纤维布增强钢筋混凝土梁受弯承载力简化计算公式.

预应力CFRP板加固钢-混凝土组合梁受弯性能试验

为研究钢-混凝土组合梁经预应力碳纤维板加固后的受弯性能,设计4根预应力碳纤维板加固试件和1根不加固的对比试件. 5根试件均为工字形钢-混凝土组合简支梁,采用四点弯曲静力加载.锚固装置为自主研发的装配式预应力碳纤维板锚固系统,碳纤维板与钢梁之间的锚固主要依靠端部锚具,并辅之以专用环氧胶的黏结作用.试验中考虑碳纤维板的加固量和预应力水平两种因素对加固效果的影响.结果表明:加载全过程截面应变基本符合平截面假定;增大碳纤维板的加固量能提高钢-混凝土组合梁的抗弯极限承载力;增大碳纤维板的预应力有助于提高钢-混凝土组合梁的屈服承载力,对结构抗弯刚度贡献有限;破坏阶段碳纤维板有断裂和剥离两种形式,其强度利用率可达到80%以上.所采用的锚固系统锚固力大、可靠度高,工程实用价值大;预应力碳纤维板加固钢-混凝土组合梁,能有效提高结构的抗弯承载力,是一种补强效果很好的主动加固技术.

BFRP与CFRP加固混凝土梁抗弯性能试验研究

通过6根BFRP加固梁和3根CFRP加固梁的抗弯性能对比试验,分析了FRP类型、FRP粘贴层数和混凝土强度等级对加固梁抗弯性能的影响。试验结果表明,梁的抗弯承载力和抗弯刚度随FRP强度、FRP粘贴层数及混凝土强度等级的增加而提高,但不成线性关系;U型箍锚固量相同的情况下,CFRP加固梁较BFRP加固梁更容易发生锚固失效;对于加固梁承载力的加固效果,粘贴1层CFRP布优于粘贴1层BFRP布,但劣于粘贴2层BFRP布。

CFRP加固砼结构抗弯性能区域分析法的研究

用区域分析方法对碳纤维加固混凝土梁的载荷 -挠度进行求解 ,并运用插值法来预测加固梁不同工况下的载荷、挠度和截面刚度 ,了解加固梁工作全过程 ,为实际工程提供设计依据。实验表明 。

混杂纤维增强超高性能透水混凝土的弯曲性能研究

超高性能透水混凝土(UHPPC)是海绵城市建设过程中不可或缺的重载道路铺装材料,但韧性不足是UHPPC重载铺装易于开裂的主要原因。本文通过引入碳酸钙晶须、聚乙烯醇(PVA)纤维和聚乙烯(PE)纤维,制备了新型混杂纤维增强UHPPC材料,研究了其抗压强度、透水能力和弯曲性能。研究发现,添加PVA纤维或PE纤维均能够提高UHPPC的抗压强度、抗弯强度和极限挠度,且PVA纤维的提升效果优于PE纤维。与单掺PVA纤维或PE纤维相比,混杂使用碳酸钙晶须则进一步地提高了UHPPC的抗压强度、抗弯强度和极限挠度,与PE纤维与碳酸钙晶须混杂相比,PVA纤维混杂碳酸钙晶须对UHPPC抗压强度、抗弯强度、极限挠度和裂缝开展模式的改善效果最佳。但是,添加PVA纤维或PE纤维均降低了UHPPC的透水系数,而引入碳酸钙晶须则进一步加剧了透水系数的降低效果,尤其是混杂使用PVA纤维和碳酸钙晶须,UHPPC透水系数的下降最为明显,但依然达到了1.05 mm/s,满足工程使用要求。

预应力碳纤维加固桥梁结构疲劳性能试验研究

通过对两组不同预应力水平碳纤维布加固梁分别进行单调静载试验与疲劳试验研究,考察了各级荷载作用下裂缝开展、应变和挠度的变化情况,并得到了开裂荷载、屈服荷载及极限荷载.结果表明:随着碳纤维布预应力水平的提高,裂缝宽度变小,长度变短,挠度也有较大程度的降低;开裂荷载,屈服荷载与极限荷载均有了不同程度的提高.

碳纤维短切丝对水泥混凝土梁性能的改善试验研究

随着工程建设环境越来越复杂,混凝土材料抗裂与抗折性能不足的缺点也显得尤为突出.本文通过掺入碳纤维短切丝的方式改善混凝土梁抗折性能的试验,重点分析了达到最佳抗折效果时碳纤维短切丝的长度与掺量.试验结果表明,当掺入长度为6 mm,掺量为1.0%的短切丝时,对混凝土梁的抗折性能综合提升效果最佳.

碳纤维网与短切丝协同增强混凝土梁试验研究

分析了碳纤维网的密度、层数与预埋位置以及碳纤维短切丝的长度与掺量对混凝土梁抗折性能的影响。结果表明:预埋碳纤维网与掺入碳纤维短切丝均能显著提升混凝土梁的抗折性能;碳纤维网密度为20 mm×20 mm时,距混凝土梁上表面125 mm时的增强效果最佳;双层碳纤维网的增强效果明显优于单层碳纤维网;同时掺入碳纤维短切丝可继续提升混凝土梁的抗折性能,且掺量2%、长度6 mm的碳纤维短切丝提升效果最佳。

内嵌CFRP板条加固预应力混凝土梁非线性分析

为研究内嵌CFRP板条加固预应力钢筋混凝土T形梁的工作性能,考虑材料非线性,编制计算程序,对加固梁与未加固梁在单调荷载作用下的整个受力过程进行分析,并将分析结果与试验结果对比.讨论了混凝土强度等级、混凝土翼缘板宽度、厚度及CFRP板条加固量等因素对加固梁力学性能的影响.结果表明,该分析方法的理论值与试验值吻合良好,加固梁的承载能力和刚度均随着混凝土强度等级、混凝土翼缘板宽度和厚度以及CFRP板条加固量的增加而增加;混凝土强度等级、混凝土翼缘板宽度及CFRP板条加固量是影响加固梁承载能力和刚度的主要因素。

管道缺陷碳纤维修复技术树脂体系的改进试验

针对修复管道缺陷使用的碳纤维材料存在老化、附着力下降等问题,提出了增强复合材料树脂体系附着力、提高耐冲击性能和加强固化度等的具体措施。通过改进试验,在树脂配方中添加偶联剂(KH-550)、增韧剂(KZ-686)等功能性助剂,提高了树脂体系的综合防腐性能。

CFRP片材加固混凝土弯曲性能研究

采用单向碳纤维片材及改性环氧树脂对普通RC梁进行加固处理及弯曲性能试验。试验中通过调整CFRP片材的厚度来分析加固梁荷载与挠度、荷载与片材厚度的关系 ,并测得加固梁正截面应变分布规律 ,为理论分析提供参考依据。

冻融循环下CFRP加固混凝土结构耐久性试验研究

采用快速冻融法,研究了不同冻融循环次数下,碳纤维增强复合材料(CFRP)加固混凝土结构的耐久性问题,结果表明,冻融循环作用后,CFRP片材弹性模量基本不变,抗拉强度和伸长率有轻微的降低;混凝土弹性模量降低幅度较大,而失重率呈先降低后增加的趋势;CFRP—混凝土界面的粘结强度以及CFRP加固后混凝土梁的抗弯性能均有不同程度的降低。

CFRP加固钢筋混凝土受弯构件中美规范对比分析

对比分析了我国规程CECS146∶2003和美国ACI440F指南对外贴CFRP加固钢筋混凝土受弯构件在材料性能指标确定、计算公式体系上的不同。并通过参数分析,研究了不同配筋率条件下加固后截面分别按照中美规范计算所得的承载力增幅的变化规律。结果表明,在配筋、配布总量较小和较大时,我国规程CECS146∶2003的计算结果明显高于ACI440F指南,而当配筋、配布总量居中时,我国规程CECS146∶2003由于引入材料分项系数,采用混凝土、钢筋的设计强度,致使计算所得的CFRP有效应变减小,并且折减的幅度与ACI440F的折减系数相当,因而计算结果也基本相同。