干湿循环作用下剑麻纤维加筋膨胀土的抗裂作用及影响因素

为研究干湿循环作用下纤维加筋膨胀土的抗裂效果,分别开展了素土和剑麻纤维加筋膨胀土的干湿循环试验,并采用图像处理技术提取试样表面裂隙参数,分析了剑麻纤维含量及长度、干湿循环次数、试样含水率对裂隙发育的影响.结果表明:1)剑麻纤维加筋膨胀土具有较好的抗裂性能,且剑麻纤维的掺入对膨胀土的裂隙率和裂隙平均宽度影响较大,相较于素土试样,最优加筋土试样的裂隙率和裂隙平均宽度均比素土试样减小了约1/2.2)纤维长度相同时,随着纤维含量的增大,裂隙率、裂隙总长度、裂隙平均宽度和分形维数均呈先减小后增大的趋势,且纤维含量为0.4%时各参数值最小;纤维含量相同时,纤维长度对各裂隙参数影响不大.3)随着干湿循环次数的增加,加筋土和素土试样裂隙参数均呈逐渐增大趋势,但纤维加筋土裂隙率和裂隙平均宽度的增大幅度均比素土小;从第5次干湿循环开始,各裂隙参数增长趋缓.4)单次脱湿过程中,试样含水率由20%降至10%时,裂隙急剧发育,且素土裂隙的发育对含水率的变化更加敏感,含水率低于10%时,随着含水率的减小,试样裂隙率变小并趋于稳定;相同含水率条件下,剑麻纤维加筋土具有更好的抗裂性能.5)剑麻纤维加筋膨胀土的抗裂机理主要表现在两方面,一方面是剑麻纤维的掺入增大了膨胀土的渗透系数,促进了试样内水分的均匀分布,减小了试样各处的胀缩差异;另一方面纵横交错的剑麻纤维约束了聚集体之间大孔隙的收缩.

氯盐干湿循环作用下表面开槽CFRP-混凝土界面抗剪性能试验

为探究氯盐干湿循环作用下表面开槽CFRP-混凝土界面抗剪性能,开展干湿循环(0 d、60 d和120 d)不同沟槽形状(矩形、正梯形和倒梯形)的单搭接拉伸剪切试验,研究失效模式和断裂能的变化及影响最大剪应力的因素,结合试验结果推导了考虑干湿循环的界面黏结滑移本构方程,并通过数值模拟验证其有效性。结果表明:随干湿循环进行,表面开槽法失效模式由CFRP断裂破坏转变为剥离破坏;120 d界面断裂能下降量较未开槽法减少60.04%~69.42%;正梯形组120 d最大剪应力相比其他表面开槽形状提升7.18%~9.48%。表面开槽法在氯盐干湿循环作用下具有较好的抗剪性能,建立的界面本构劣化方程适用于氯盐干湿循环作用下表面开槽CFRP-混凝土界面黏结性能的分析和模拟。

玄武岩纤维混凝土抗硫酸盐侵蚀性能研究

为探究掺玄武岩纤维混凝土抗硫酸盐侵蚀性能,在混凝土试件中分别掺入体积掺量为0、0.1%、0.2%、0.3%的玄武岩纤维,以试件的外观、质量损失率和抗压强度为主要评价指标,进行了不同侵蚀环境下玄武岩纤维混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能试验研究。研究结果表明:体积掺量为0.2%的试件在质量损失率、抗压强度方面表现最佳,而体积掺量为0.1%的试件抗折强度增幅最大;干湿循环条件下试件的外观、质量和抗压强度波动幅度较自然侵蚀环境下更大,且干湿周期越短侵蚀程度越严重;试件的微观结构分析发现,侵蚀前混凝土试件内部因水泥水化作用,存在少量C-S-H(水化硅酸钙)、Ca(OH)_(2)等水化产物,掺入玄武岩纤维后使混凝土内部黏结十分紧密,试件内部裂缝发育较缓,减少了侵蚀产物的生成,一定程度上提高了混凝土的力学性能。

氯盐干湿环境下迁移型阻锈剂对混凝土内钢筋保护作用的宏微观分析

为了研究迁移型阻锈剂(MCI)对不同氯盐侵蚀程度下混凝土结构的长期保护作用,通过对钢筋混凝土试验梁在质量浓度为5%的NaCl溶液中进行不同周期的氯盐干湿循环试验,以钢筋表面元素及形貌、钢筋保护效率等参数表征MCI对混凝土梁内钢筋的保护效果.结果表明:①对氯盐侵蚀引起的钢筋锈蚀,当MCI用量为400 g/m^(2)时,能为不同阶段、不同锈蚀程度的钢筋提供有效的保护作用.②氯盐干湿环境下,随着初始氯离子含量由0上升到0.169%,MCI的阻锈效率也由98.39%下降至83.12%,故应当先除氯再使用MCI,以保证效率最大化;③阻锈剂可以有效修复钢筋表面钝化膜上的裂缝,并提高混凝土致密度,阻塞有害离子(如Cl^(-))的渗入从而抑制或延缓钢筋锈蚀的发生.上述研究工作可为MCI在沿海混凝土工程中的应用提供依据.

荷载和氯盐环境下RC梁非均匀锈蚀与承载力劣化试验

为考察持续荷载与氯盐干湿循环共同作用对钢筋混凝土(RC)梁抗弯性能的影响,先后进行19根钢筋混凝土梁的腐蚀试验和抗弯承载力试验,研究不同持续荷载等级和干湿循环天数对裂缝分布、钢筋质量锈蚀率以及受腐蚀构件受弯性能的影响,并分别总结纵筋最大和平均质量锈蚀率与承载力降低比的关系.研究结果表明:纯弯段的钢筋锈蚀程度较高,纵筋锈蚀程度沿圆周分布不均匀;纵筋质量锈蚀率的极值点位置与初始横向裂缝的出现位置无必然关联性;纵筋最大质量锈蚀率随荷载等级和干湿循环天数的增加而增大,受干湿循环天数的影响更明显;腐蚀后梁峰值荷载呈下降趋势;当纵筋锈蚀率较小时(平均值≤3%或最大值≤6%),锈蚀率与承载力降低比的相关度较低,且最大质量锈蚀率的相关度小于平均质量锈蚀率;当纵筋锈蚀率较大时(平均值>3%或最大值>6%),质量锈蚀率与承载力降低比的相关度提高;在纵筋平均质量锈蚀率相同时,采用自然腐蚀试件的承载力降低程度高于采用外加电流腐蚀的试件.

水泥加固淤泥土力学与抗海水腐蚀性能研究

为了分析水泥掺量和海水腐蚀对水泥加固淤泥土力学性能的影响规律,制备了水泥掺量为4%、8%、12%、16%和20%水泥加固淤泥土试件,分别经历了0、2、5、8、12、18次海水腐蚀干湿循环后,测试试件的单轴抗压强度、内聚力和内摩擦角,分析水泥掺量和海水腐蚀对水泥加固淤泥土力学性能的影响规律。研究结果表明,(1)随着水泥掺量的增大,水泥加固淤泥土的单轴抗压强度和内聚力呈线性增大,而内摩擦角呈指数衰减;(2)随着海水干湿循环次数的增加,水泥加固淤泥土的抗压强度、内聚力和内摩擦角均呈现不断变小的变化规律;(3)水泥掺量的增大能够有效提高加固淤泥土的抗海水腐蚀能力。

废旧棉/纳米纤维素自增强复合纸的制备与性能

针对机械开松回收后产生的废旧棉短纤维存在力学性能差且难以再利用的问题,将部分回收的废旧棉短纤维在2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基(TEMPO)/NaBr/NaClO体系中氧化,制备成纳米纤维素(CNF),然后将不同质量分数的CNF悬浮液和回收的废旧棉短纤维充分混合制备全纤维素纸浆,最后通过湿法成网和热压技术形成全纤维素纤维自增强复合纸(CCP),并探究其形貌、力学性能以及增强机制。结果表明:当CNF质量分数增加至5%时,CCP中的氢键含量增加,CNF和棉短纤维之间形成了广泛的氢键交联,促成CCP形成了致密的结构,其拉伸断裂强度达到84.72 MPa。此外,采用不脱色废旧棉短纤维制备的CCP可加工为包装纸袋使用。

球磨方式对CNTs/Al复合材料显微组织与力学性能的影响

采用湿法球磨和干法球磨两种方式制备碳纳米管(carbon nanotubes,CNTs)和铝的复合粉体,再使用放电等离子烧结结合热挤压的工艺制备碳纳米管增强铝基(CNTs/Al)复合材料,系统研究了制备工艺-组织结构-材料性能之间的关系。结果表明,相较于干法球磨,湿法球磨可以更好地分散碳纳米管,且显著减少对其结构的破坏;乙醇球磨介质具有冷却作用,在减少粉体冷焊的同时有助于细化Al基体晶粒,从而使复合材料获得出色的力学性能。乙醇湿法球磨6 h后烧结并热挤压的2%CNTs/Al复合材料抗拉强度达到207 MPa。

钢筋布置形式对T梁湿接缝抗弯性能影响研究

为探究不同钢筋布置形式湿接缝的抗弯性能,建立了在湿接缝处采用环形钢筋不搭接布置(CRNL)、环形钢筋搭接布置(CRL)、直筋搭接布置(LRL)的预制拼装试件和整体现浇(CIP)试件的有限元模型,并依据有限元模拟结果,分析了不同钢筋布置形式对T梁湿接缝抗弯性能的影响。结果表明:1)各试件的损伤破坏过程相似,但由于湿接缝的存在,预制拼装试件的损伤区域集中在湿接缝与预制段接缝面处;2)CRNL试件、CRL试件和LRL试件的荷载-挠度曲线变化规律一致,因三者湿接缝处的配筋率高于CIP试件,故三者的开裂荷载、钢筋屈服荷载和极限荷载均高于CIP试件;3)理论计算结果与有限元模拟结果相差不大,表明该有限元模型可有效模拟不同钢筋布置形式的T梁湿接缝抗弯性能。

湿式纸基摩擦材料研究进展及其国产化

湿式纸基摩擦材料广泛应用于汽车制动器和各种主流自动变速器中,是汽车传动的核心零部件材料,其主要组分包括增强纤维、粘结剂和填料。由于其组分多样且生产工艺复杂,只有少数国家如美国、日本等具备自主生产乘用车自动变速器湿式纸基摩擦片的能力。该行业在我国发展较晚,受关注程度较低,国外企业长期占据该领域主要市场。国内摩擦材料相关产品配方相对单一,稳定性和使用寿命等方面正处于追赶国际同类产品的阶段,相关研发工作仍有待深入。本文介绍湿式纸基摩擦片的制备、组成、结构、相关机理以及影响摩擦性能的参数,并展望了中国湿式纸基摩擦片国产化的发展方向。

硫酸盐环境下BFFC侵蚀试验及强度预测模型

开展不同纤维掺量的玄武岩纤维增强泡沫混凝土(BFFC)在硫酸盐环境下的侵蚀试验,探究BFFC的破坏形式、无侧限抗压强度、质量及微观结构的演变特性。根据试验结果提出不同纤维掺量及硫酸盐循环侵蚀次数下BFFC无侧限抗压强度的预测模型。研究结果表明:纤维体积掺量为0.18%、0.36%、0.48%、0.60%的BFFC无侧限抗压强度分别比无纤维掺入的混凝土抗压强度提高了58%、85%、88%、94%,BFFC合理纤维掺量约为0.36%;在质量分数为10%的硫酸盐溶液中,BFFC试件进行干湿循环试验的侵蚀稳定时间约为15 h;BFFC无侧限抗压强度和质量随着侵蚀循环次数增加均表现为先增长后衰减的趋势;纤维体积掺量为0、0.18%、0.36%、0.48%、0.60%的BFFC试块经过30次循环时的质量损失至原始质量的55%、60%、70%、72%、80%,其强度降低至初始强度的35%、40%、42%、48%、50%。

干湿循环作用下麦秸秆加筋黄土强度试验研究

为了探究在干湿循环作用下麦秸秆纤维加筋黄土的力学特性,对素黄土和加筋黄土开展不同干湿循环路径下的无侧限抗压强度试验,得到素黄土和麦秸秆纤维加筋黄土的强度劣化规律,并利用双曲函数对强度劣化度进行拟合,分析干湿循环幅度对强度劣化的影响。试验结果表明:初始含水率较低时,干湿循环作用后黄土的塑性增大,初始含水率较高时,干湿循环作用后黄土的塑性减小;麦秸秆纤维的掺加会显著增强干湿循环作用后的黄土强度,加筋效果最佳的含水率为24%;含水率较低时加筋黄土的最终强度劣化度明显低于素黄土,含水率较高时两者的最终强度劣化度几乎没有差别;加筋黄土的抗压强度劣化对干湿循环幅度更为敏感;在土体破坏时,麦秸秆可以有效阻碍裂缝的开展,继而提高土体强度。

干湿循环条件下膨胀土边坡失稳分析

为有效探究干湿条件下膨胀土边坡失稳机理,提高边坡滑坡治理效果,文中依托贵安新区市政道路边坡滑坡处置实例,分析干湿循环作用对膨胀土强度的影响,深入研究膨胀土边坡三种代表性失稳破坏形式及形成机理,并提出针对性处置措施。

海洋环境下预除氯海水拌制钢筋混凝土构件可行性

考虑岛礁建设中拌和混凝土的需要,本文提出采用工业污水除氯中常用的超高石灰铝法对模拟海水进行预除氯。探讨了除氯反应所需较优反应物料比例、较优反应时间及反应温度和二次除氯对除氯效果的影响;采用预除氯海水拌和混凝土试件,评估了混凝土的抗氯离子渗透性能、力学性能和预除氯混凝土中普通钢筋的抗腐蚀性能。结果表明:与模拟海水拌和的混凝土试件相比,预除氯海水在环境条件下的前期对混凝土的抗氯离子渗透性能有一定改善;降低水胶比可有效提高混凝土的抗氯离子渗透性能;在模拟海洋干湿循环下、预除氯海水混凝土试件中,普通钢筋在干湿循环的前4个周期表现出较优的抗腐蚀性能。因此,在海洋环境中采用超高石灰铝法对海水进行预除氯并用于浇筑钢筋混凝土构件是可行的。

湿热老化对碳纤维/环氧树脂基复合材料力学性能影响研究

研究了3.5%(质量分数)NaCl溶液和去离子水两种介质分别在30℃和80℃两个温度下溶液浸泡对碳纤维增强树脂基复合材料力学性能的影响。研究发现:浸泡使复合材料的力学性能下降,80℃下浸泡使复合材料力学性能下降更显著;低温下介质组分对复合材料的影响不是很明显,80℃下去离水中浸泡对复合材料的静态力学性能破坏更显著。

树脂基复合材料湿法缠绕成型研究进展

缠绕成型可获得性能优异的复合材料及其制品。相对于干法缠绕成型而言 ,湿法缠绕成型可有效降低复合材料的制造成本。本文简要介绍了湿法缠绕用增强材料的状况 。

氯盐干湿环境下受弯横向裂缝对钢筋混凝土耐久性影响

为了研究持续开裂状态下横向裂缝对钢筋混凝土结构耐久性的影响特性,开展了8根受弯开裂钢筋混凝土梁构件的盐溶液干湿循环试验;借助无损检测技术和破损实测方法,分别对氯离子侵入量、钢筋半电池电位、腐蚀电流密度以及平均锈蚀率等进行了对比分析。研究结果表明,裂缝的存在将提高混凝土的渗透性,裂缝处及周围混凝土内的氯离子含量明显增大;对于一定裂缝分布状况的钢筋混凝土试验梁,内部钢筋的腐蚀电位、腐蚀电流密度以及平均锈蚀率均高于裂缝自愈及无裂缝的试验梁,并受到保护层厚度与裂缝开展状态的影响,其影响规律可用单位长度内的平均裂缝宽度与保护层厚度的比值wm/c来进行综合评价。综合试验结果,初步建议海洋干湿侵蚀环境下钢筋混凝土构件的最大裂缝宽度wmax宜小于0.003 3 c,相关结论可为海洋混凝土结构的耐久性设计提供参考。

简支变连续梁湿接缝接头疲劳损伤试验

通过对简支梁转变的连续梁进行疲劳试验,分析构造钢筋与湿接缝接头疲劳性能的关系。试验包括1根连续梁静载试验和3根连续梁疲劳试验,其中3根疲劳试验梁湿接缝接头处配置不同数量的构造钢筋,配筋率分别为0、0.27%和0.61%。分析配置构造钢筋可避免湿接缝接头剪切疲劳破坏的机理及构造钢筋配筋率与抗弯钢筋应力幅和结构疲劳刚度损失的关系。构造钢筋不但可提高湿接缝接头的抗剪疲劳性能,而且可间接降低中支座和跨中钢筋的应力幅度,提高湿接缝接头的疲劳抗裂性能和降低结构刚度疲劳损失等。试验结果表明,构造钢筋配筋率与湿接缝接头抗剪疲劳性能成正比关系,亦即配筋率越低,原简支梁端头与湿接缝的结合面承担的剪切应力越大,越容易发生剪切疲劳破坏。建议在工程应用中,湿接缝接头宜设计配筋率不少于0.3%的构造钢筋。

干湿循环条件下氯离子对钢筋混凝土材料的影响研究

采用室内人工气候环境箱模拟干湿循环作用,以研究氯离子侵蚀对钢筋混凝土材料性能变化的影响。沿氯离子侵蚀方向,在混凝土内部不同深度以及试件侧壁不同高度处,进行取样分析氯离子含量。结果表明:沿侵蚀方向,距表层一定深度处氯离子含量有一峰值。随着混凝土试件侧壁高度的下降,氯离子含量逐渐增大。在钢筋锈蚀率较低情况下,锈蚀率与钢筋-混凝土界面处的氯离子浓度成线性关系,可由此推算临界氯离子浓度。

硫酸盐溶液干湿循环对FRP加固混凝土梁抗剪性能的劣化作用

为了研究和分析CFRP加固混凝土梁在沿海恶劣条件下的耐久性问题,进行了人工模拟硫酸钠溶液干湿循环试验,重点研究了硫酸盐溶液干湿循环因素对CFRP加固混凝土梁抗剪性能的劣化影响.研究结果表明:硫酸盐溶液干湿循环对加固梁极限荷载有明显影响,极限承载力有明显下降,对FRP的有效应变也有较大影响,但没有改变应变的分布规律.