Electrical Resistance and Microstructure of Latex Modified Carbon Fiber Reinforced Cement Composites

The electrical resistance,flexural strength,and microstructure of carbon fiber reinforced cement composites（CFRC） were improved greatly by adding water-redispersible latex powder.The electrical resistance of CFRC was investigated by two-probe method.The input range of CFRC based strain sensors was therefore increased,whereas electrical resistance was increased and remained in the perfect range of CFRC sensors.The analysis of scanning electron microscopy indicated that elastic latex bridges and a latex layer existed among the interspaces of the adjacent cement hydration products which were responsible for the enhancement of the flexural strength and electrical resistance.The formation mechanism of the elastic latex bridges was also discussed in detail.The continuous moving of two opposite interfaces of the latex solution-air along the interspaces of the adjacent hydrated crystals or colloids was attributed to the formation of the elastic latex bridges.

钢渣基CO_(2)矿化板材的制备与性能研究

采用铺浆注模、压制脱水成型、CO_(2)养护等工艺措施制备钢渣板材,考察了原材料掺量、脱水压力、养护方式等对钢渣板材力学性能的影响。试验结果表明:水胶比0.35抗折强度最高;随着水泥、熟石灰以及木质纤维掺量的增加,板材的抗折强度均提高;随脱水压力的增加,板材的抗折强度先提高后降低;养护时间延长,板材的抗折强度提高;耐碱玻璃纤维长度减小,板材的抗折强度提高,耐碱玻璃纤维掺量为1.5%时,板材抗折强度最高。

碳纤维对纳米偏高岭土再生混凝土抗折强度及微观结构影响试验研究

为了充分利用再生混凝土资源,采用碳纤维对纳米偏高岭土再生混凝土抗折强度进行改性,以不同碳纤维和纳米偏高岭土掺量作为变量制备再生混凝土,结合压汞法及扫描电镜研究再生混凝土孔隙结构及微观形貌特征,分析碳纤维对纳米偏高岭土再生混凝土的改性机理。结果表明:碳纤维对再生混凝土抗折强度增强效果显著,在不同纳米偏高岭土掺量下,碳纤维适配掺量有所不同,当纳米偏高岭土掺量为7%、10%、12%时,碳纤维最佳掺量分别为0.1%、0.15%、0.2%,当纳米偏高岭土掺量为10%,碳纤维掺量为0.15%时,抗折强度达到最大值,较普通再生混凝土强度增幅为59.1%;碳纤维的掺入细化了再生混凝土内部的孔隙结构,使有害孔和多害孔的比例降低,少害孔的比例增加;碳纤维在再生混凝土内部起到承载及阻裂作用,纳米偏高岭土的填充效应以及火山灰活性增强了界面过渡区的粘接强度,使碳纤维更能发挥其作用,进而促进再生混凝土强度的提高。

建筑用碳纤维-金属网复合材料的力学性能研究

用热固性环氧斜纹编织预浸料、不锈钢丝网、铝合金丝网分别制备纯碳纤维板试样、碳纤维—不锈钢丝网复合材料、碳纤维—铝合金丝网复合材料。测试3种复合材料的抗折强度、抗压强度、抗冲击性能及经腐蚀后的力学性能。结果表明:纯碳纤维板的抗折强度、抗压强度均处于最低水平;经质量分数为5%的NaCl溶液腐蚀后力学性能均不同程度下降;经过金属网增强后的复合材料力学性能明显增强,其中,加入不锈钢丝网的复合材料具有较高的抗折强度、抗压强度、抗冲击性能。综上可知,碳纤维-不锈钢丝网复合材料的力学性能更佳。

短切碳纤维对泵用SiC复合陶瓷强度与耐冲蚀性影响研究

将0.5 mm、1 mm和3 mm的短切碳纤维分别加入SiC树脂复合陶瓷中,研究不同短切碳纤维长度对SiC复合陶瓷抗折强度和耐冲蚀性能的影响。研究结果表明,添加短切碳纤维后,试样的体积密度从2.45降低至2.32 g/cm^(3),而显气孔率变化不大,维持在4%。随着添加短切碳纤维长度的增加,试样的抗折强度显著提升,从61.57 MPa增加至71.67 MPa。添加3 mm的短切碳纤维后,试样的抗折强度更加稳定,多个试样间的差距显著降低。添加不同长度短切碳纤维后,试样的常温耐冲蚀性无明显变化,一次和二次冲蚀损失体积分别维持在0.033 cm^(3)和0.045 cm^(3)左右。SiC树脂复合陶瓷浇注料的制备过程中,添加3 mm的短切碳纤维可以有效提升抗折强度,同时保持复合陶瓷优秀的耐冲蚀性能。

纤维复材增强混凝土抗冻融循环试验及性能分析

为保障混凝土材料在高寒环境下的使用寿命,制备3组混凝土材料,一组作为对比组不使用加固材料,其他2组分别采用碳纤维复合材料进行条带式加固与全包裹式加固,采用冻融循环试验方法,测试试件在冻融循环过程中的性能变化,及冻融循环后的力学性能。结果表明,未加固的混凝土试件质量损失率、水量损失率均处于较高水平,且该试件的相对动弹性模量下降幅度较大,从而影响其抗冻融效果;采用碳纤维复合材料全包裹方式加固的混凝土质量、水量损失较小,有效粘接长度也并未发生较大变化,且该组试件在冻融循环后的力学性能同样保持良好,采用碳纤维复合材料全包裹方式加固后的混凝土抗冻融效果更强。

涂层改性碳纤维掺量增强混凝土性能的研究

为提升工程建筑中碳纤维增强混凝土的力学性能,在水泥基复合材料中掺入了不同长度和不同掺量的碳纤维和涂层改性碳纤维,研究碳纤维/涂层改性碳纤维长度和掺量对纤维增强水泥基复合材料抗折强度和抗压强度的影响。结果表明:在不同碳纤维/涂层改性碳纤维长度下,随着碳纤维/涂层改性碳纤维掺量逐渐增加,碳纤维/涂层改性碳纤维增强水泥基复合材料的抗折强度整体呈现逐渐增大的特征;在相同碳纤维/涂层改性碳纤维掺量下,碳纤维/涂层改性碳纤维长度越大则对应碳纤维/涂层改性碳纤维增强水泥基复合材料的抗折强度越高;在不同碳纤维/涂层改性碳纤维长度下,碳纤维/涂层改性碳纤维增强水泥基复合材料的抗压强度随着碳纤维/涂层改性碳纤维掺量逐渐增加先增后减;在碳纤维/涂层改性碳纤维掺量为0.6%时取得抗压强度最大值。适宜的碳纤维/涂层改性碳纤维掺量为0.6%。

不同树脂处理的碳纤维网格对混凝土梁加固效果的影响

碳纤维网格加固系统能够在几乎不增加结构截面面积的条件下实现对既有建筑的加固。基于碳纤维网格的加固优势和生产工艺探究了使用不同树脂(高弹性模量、中等弹性模量、低弹性模量)生产的碳纤维网格对混凝土梁的加固效果。结果表明,碳纤维网格在横纵双向均能为既有建筑提供优异的加固效果,同时使用高弹性模量树脂生产的碳纤维网格与湿法喷射聚合物砂浆的握裹力强度最高,为2.68 GPa。三种不同弹性模量生产的碳纤维网格分别对混凝土梁的抗折强度提升了99.12%(高弹性模量树脂)、53.51%(中等弹性模量树脂)、3.51%(低弹性模量树脂)。基于碳纤维网格在生产、施工、应用中可进行卷曲、转角、异性结构粘贴等要求,碳纤维网格的柔韧性应为适中状态,既能保证对既有建筑的加固效果,又能满足生产施工等要求。

碳纤维改性粉煤灰-偏高岭土地聚合物混凝土的力学性能研究

【目的】地聚合物混凝土由于强度高、耐久性好、低碳环保等优点受到了广泛关注,然而抗裂性差、韧性差等缺陷制约了其应用。【方法】将10组不同体积掺量的碳纤维掺入粉煤灰-偏高岭土地聚合物混凝土中,分析碳纤维体积掺量对地聚合物混凝土轴心抗压强度、弹性模量、抗折强度及折压比的影响。【结论】结果表明,掺入碳纤维可同时对地聚合物混凝土产生增强、增韧的效应;随着碳纤维掺量的增加,地聚合物混凝土轴心抗压强度、弹性模量、抗折强度及折压比均呈先增加后减小的变化趋势,最优碳纤维掺量为0.8%~1.0%;碳纤维对地聚合物混凝土抗折强度的提升效能约优于抗压强度的2倍。为碳纤维改性地聚合物混凝土的工程应用提供进一步的参考。

铺层方式对碳纤维复合材料力学性能的影响

对8种铺层结构的碳纤维复合材料进行了拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量的测试,通过测试结果分析了预浸布面密度、铺层角度和表层3K编织层对复合材料性能的影响。面密度为75 g/m^(2)的碳纤维预浸布复合材料比同样铺层结构、面密度为150 g/m^(2)的碳纤维预浸布复合材料的力学性能更高,这可能是由于面密度高的预浸布胶更厚,在材料铺层中更容易出现树脂聚集区,导致复合材料拉伸强度下降;当3K编织材料自身强度大于中间铺层部分的强度时,表层的3K编织材料能够提高复合材料的力学性能,当3K编织材料自身强度小于中间铺层部分的强度时,表层的3K编织材料会降低复合材料的力学性能;采用(0°)铺层结构的碳纤维复合材料具有明显的各向异性,复合材料在90°和0°方向上的力学性能差异较大;采用(0°/90°)铺层结构能够明显降低复合材料的各向异性,提高90°和0°方向上的力学性能;采用(-45°/0°/45°/90°)铺层结构能够在(0°/90°)铺层结构的基础上,进一步提高45°和-45°方向上的力学性能。

碳纤维布加固钢筋混凝土梁的受弯承载力试验研究

通过 9根碳纤维布加固补强钢筋混凝土梁的试验 ,主要研究碳纤维布用量对钢筋混凝土梁受弯性能的影响和作用。试验研究表明 ,使用碳纤维布来提高钢筋混凝土受弯构件正截面承载力的方法是有效的 ,粘贴碳纤维布后 ,试验梁的受弯承载力明显提高。此外 ,还编制了计算机分析程序进行理论分析 ,并提出了一种简化的受弯承载力计算方法 ,该方法与试验数据和理论分析可较好地吻合 ,可以满足实际工程设计的要求。

碳纤维布加固混凝土构件正截面受弯承载力分析

根据碳纤维布加固钢筋混凝土构件受弯性能的试验研究 ,对受弯破坏形态、极限状态和设计要求进行了讨论。利用基于平截面假定的正截面受弯承载力的计算理论 ,分析了配筋率、加固量及二次受力等因素的影响。在此基础上提出了正截面受弯承载力的实用计算方法 ,计算结果与试验结果吻合较好 ,并具有一定的可靠性 ,可供设计参考。

碳纤维布增强钢筋混凝土柱正截面承载能力的试验研究

分析了采用不同粘贴方式和粘贴层数的碳纤维布补强加固的钢筋混凝土柱在正截面承载力和破坏形态等方面的变化情况。试验研究表明 :碳纤维布对钢筋混凝土柱的承载能力具有良好的补强加固效果。在此基础上 ,提出了碳纤维布加固钢筋混凝土柱正截面承载力的简化计算公式 ,它与试验结果能较好地吻合。

不同处理方法对碳纤维表面形态及C_f/C复合材料强度的影响

采用浓硝酸和电化学两种不同的表面处理技术,对碳纤维表面处理,利用SEM对纤维表面进行了分析,并对其所制备的Cf/C复合材料抗弯性能进行了测试。结果表明:采用低电压,短时间处理,对碳纤维表面作用较温和,粗糙度和比表面积增加,对复合材料的增强效果较浓硝酸氧化处理的显著。经10V,10min处理后,纤维表面出现“松树皮”状凸起,复合材料力学性能下降。电化学处理碳纤维以提高复合材料界面性能的机理至少包括薄弱外层的去除和对纤维表面的刻蚀两种作用,在混合作用中,对纤维表面刻蚀作用占据主导地位。

碳纤维布在锈蚀钢筋混凝土结构加固中的应用研究

根据碳纤维布性能特点及在工程加固中的应用 ,给出锈蚀结构受弯构件正截面和斜截面承载力加固公式 ;并针对碳纤维布加固特点 ,与电化学加固法、粘钢加固法加以对比。

预应力碳纤维布加固钢梁抗弯承载力研究

研制碳纤维布施加预应力张拉装置和锚固装置,通过对7根外粘预应力碳纤维布加固工字形钢梁进行试验研究,分析预应力碳纤维布加固钢梁的受力性能。试验结果表明,研制的张拉装置和锚固装置能有效对碳纤维布施加预应力;采用预应力碳纤维布加固钢梁可以提高钢梁的正截面抗弯承载力与钢梁屈服前的刚度,改善使用阶段的受力性能。在试验研究的基础上,提出预应力碳纤维布加固钢梁的屈服弯矩计算公式,并考虑钢梁截面塑性变形的有利影响,建立预应力碳纤维布加固钢梁在钢梁屈服后的抗弯承载力计算公式,计算结果与试验结果吻合较好。

SiC微粉含量对先驱体转化制备碳纤维布增强碳化硅复合材料性能的影响

以聚碳硅烷(PCS)、二乙烯基苯(DVB)和SiC微粉为原料制备了碳纤维布增强碳化硅复合材料,考察了SiC微粉含量对材料结构与性能的影响。实验表明,SiC微粉含量过低,材料内部存在大的孔洞,容易造成应力集中,导致材料的力学性能较差;而当SiC微粉含量较高时,在制备过程中微粉对碳纤维机械损伤加大,同样导致材料力学性能下降。当SiC微粉含量为30%(质量分数)时,所制备的材料的力学性能较好,其弯曲强度和拉伸强度分别为246.4MPa和72.5MPa。

碳纤维布加固低强度混凝土梁的抗弯承载力

针对既有历史建筑和中小型桥梁维修改造工程的实际需要,采用梁底粘贴单向碳纤维布的方法对12根低强度等级(混凝土立方体抗压强度低于15MPa)混凝土梁进行加固,并对加固梁进行单调加载试验。结果显示,由于混凝土强度较低,加固梁易发生剥离破坏,纵筋屈服后梁底纤维应变大于梁底混凝土应变,平截面假定无法保持;设置U形压条既能提高加固梁的承载力,又能改善加固梁的变形性能;当加固前梁上持荷值超过未加固梁承载力40%时,加固效果会明显降低。根据试验梁的破坏特征,提出基于拉杆-拱模型的加固梁抗弯承载力的计算方法。理论计算和试验结果比较表明所提方法能够全面考虑纤维剥离、U形压条以及持荷对加固梁抗弯承载力的影响。

碳纤维布与钢板复合加固钢筋混凝土梁抗弯承载力的计算分析

碳纤维布与钢板复合加固钢筋混凝土梁是一种新型的加固方法,作者通过12根试件的试验研究碳纤维布和钢板以及两者复合加固钢筋混凝土梁的破坏特征、受力性能和破坏机理。在试验的基础上,本文分析了混凝土强度、纵筋率、CFRP与钢板的加固量等因素对复合加固梁正截面极限承载力的影响,提出了与现行规范相符合的实用承载力计算公式,并与试验结果进行对比。对比结果表明,计算值与试验值吻合较好,本文建议的实用计算公式对实际工程有一定的参考价值。

三角形截面碳纤维复合材料弯曲强度B基准值

三角形截面碳纤维是一种新型碳纤维,其截面形状呈近似正三角形,特殊的截面形状赋予它一些有别于圆形截面碳纤维的特殊性能。本文研究这种三角形截面碳纤维增强环氧树脂复合材料的弯曲性能,采用数理统计和MATLAB编程等方法,通过对十组数据进行异常数据的筛选,Anderson-Darling,估计weibull分布的形状与尺寸参数及拟合优度检验,研究了其弯曲强度。该三角形截面碳纤维复合材料弯曲强度的B基准值为1417.2MPa,为三角形截面碳纤维复合材料的使用提供了弯曲性能数据。