异形钢纤维与基体界面黏结性能试验研究

为了研究异形钢纤维与基体的界面黏结性能,选择剪切平直型和贝卡尔特双弯钩型两种形状的钢纤维以及不同的混凝土基体强度、埋角进行界面黏结试验.试验结果表明,混凝土强度、钢纤维形状以及钢纤维埋角是影响钢纤维与混凝土界面黏结性能的主要因素.界面黏结强度随混凝土强度的提高而增大,贝卡尔特双弯钩钢纤维与混凝土基体的界面黏结性能优于剪切平直型钢纤维,界面黏结强度随埋角的增大而减小.     

钢纤维表面改性对混凝土性能的影响

为研究钢纤维的表面形态对混凝土的综合性能的影响,对钢纤维进行了电镀铜处理,得到表面粗糙的钢纤维,再将光滑面和粗糙面的钢纤维分别掺入混凝土中,开展了对比试验并进行了分析.试验结果表明:表面粗糙的钢纤维与混凝土的黏结强度和光面的钢纤维相比有所增长;钢纤维混凝土的抗折强度提高约10%;表面粗糙的钢纤维对混凝土的增韧作用提升幅度达30%.     

GFRP/钢绞线复合筋黏结性能的试验研究

目的 研究肋间距、筋直径、埋置长度、混凝土强度、混凝土保护层厚度和浇注深度等因素,对GFRP/钢绞线复合筋与混凝土黏结性能的影响.方法 利用拉拔试验,对180个GFRP/钢绞线复合筋混凝土试件进行试验,测定每个试件的黏结强度和加载端滑移,根据试验结果研究不同因素对黏结性能的影响.结果 肋间距为筋直径的1倍时,GFRP/钢绞线复合筋的黏结性能最佳;GFRP/钢绞线复合筋的黏结强度,随筋直径和埋置长度的增大而减小,随混凝土强度等级和保护层厚度的增加而增大;GFRP/钢绞线复合筋的"顶部筋"效应明显,黏结强度随浇注深度的增大而增大.结论 肋间距、筋直径、埋置长度、混凝土强度、混凝土保护层厚度和浇注深度等均显著影响GFRP/钢绞线复合筋与混凝土的黏结性能;试验结果可为确定GFRP/钢绞线复合筋的锚固长度、构建GFRP/钢绞线复合筋的黏结-滑移模型以及制定相关规范提供理论依据.     

活性瓷釉涂层钢纤维混凝土板动、静力学特性研究

活性瓷釉涂层是近几年才开始系统研究的一项新型钢筋涂层技术.活性瓷釉涂层能够显著增强钢筋与混凝土黏结能力和钢筋的抗腐蚀能力,成本低廉,工艺简单,利于大范围使用.对活性瓷釉涂层钢筋的黏结强度和防腐蚀能力进行了论述,并通过钢纤维混凝土板的动、静力试验,验证了活性瓷釉涂层应用于钢筋混凝土结构防爆中的可行性.研究表明,活性瓷釉涂层能够提高钢筋、钢纤维与混凝土的黏结性能,从而改善结构的整体性,显著增强结构承载能力和抵御爆炸荷载的能力.     

钢筋-再生混凝土黏结滑移性能试验

为研究钢筋与再生混凝土界面黏结性能和本构关系,考虑再生粗骨料取代率、再生细骨料取代率、钢筋类型、钢筋直径、锚固长度的影响,设计了15个梁式试件进行钢筋-再生混凝土黏结滑移性能试验.综合分析上述变量对荷载-滑移曲线、黏结强度、黏结效率的影响规律,给出了黏结-滑移本构关系的建议.结果表明:随再生粗骨料取代率增加,钢筋与混凝土之间的黏结强度减小,而抗滑移能力增强;再生细骨料的加入,导致再生混凝土的黏结性能明显退化;螺纹钢筋与再生混凝土的黏结强度约为光圆钢筋的2倍;钢筋与再生混凝土的界面黏结性能随着钢筋直径和锚固长度的增加而降低;建议的钢筋-再生混凝土的黏结-滑移本构关系和参数,与试验结果拟合较好.     

加劲肋对方钢管再生混凝土黏结性能的影响

为了解决方钢管再生混凝土界面黏结性能不足的问题,进行30个设置加劲肋或栓钉的方钢管再生混凝土推出试验.核心区混凝土采用2种水胶比和3种再生粗骨料取代率.通过试件的破坏形态、荷载-位移曲线和钢管应变,分析钢管内不同构造措施和混凝土类型对黏结性能的影响,并对水平加劲肋试件抗剪强度进行计算.结果表明:纵向加劲肋、水平加劲肋均能有效提高方钢管再生混凝土界面黏结强度、残余黏结强度和耗能能力;纵向加劲肋与水平加劲肋的复合构造改善效果最好,复合构造与2种构造简单叠加结果相比,黏结强度提高5.4％;栓钉构造仅增加初期黏结强度,对残余黏结强度影响不大;随着构造措施的加强,相比于高水胶比试件,低水胶比试件的黏结强度提高更多;再生粗骨料全取代的方钢管再生混凝土黏结性能不稳定;采用的水平加劲肋试件抗剪强度计算方法与试验结果相比偏于安全.     

水泥混凝土桥面水泥基防水黏结层材料性能评价

为了使水泥混凝土桥面水泥基防水黏结层兼具优异的防水性能和黏结性能,开发了一种新型水泥基防水黏结层材料,选用3种传统沥青基材料(SBS改性沥青、橡胶沥青、水性环氧树脂改性乳化沥青)与其进行性能对比.通过剪切试验确定了水泥混凝土桥面板的最佳处理方式以及水泥基防水黏结层材料的最佳凝结时间.利用斜剪和拉拔试验分别评价了不同温度、浸水和冻融循环等因素对水泥基和沥青基防水黏结层材料强度的影响规律.试验结果表明:水泥混凝土桥面板宜采用拉毛处理,水泥基防水黏结层材料的最佳凝结时间为0. 5 h;随着温度的升高,水泥基和沥青基防水黏结层材料的剪切和拉拔强度均呈线性下降,但水泥基防水黏结层材料的剪切和拉拔强度下降幅度明显低于3种沥青基材料,在70℃高温条件下,3种沥青基材料的剪切和拉拔强度接近0 MPa,而水泥基材料的剪切和拉拔强度仍能分别达1. 37、0. 36 MPa,说明水泥基防水黏结层材料的耐高温性能优异;浸水和冻融循环对水泥基防水黏结层材料的剪切和拉拔强度的影响远小于其对沥青基材料的影响,这主要得益于水泥基防水黏结材料在有水条件下持续的水化反应.     

带肋钢筋与灌浆料黏结性能试验

为灌浆料在预制装配式结构及加固改造领域提供理论依据,进行了27个带肋钢筋-灌浆料拉拔试验,研究了试件的破坏模式和黏结强度随变量的变化规律,分析了灌浆料开裂、压碎过程及与过程相对应的典型黏结-滑移曲线各阶段.基于试验数据,拟合了灌浆料黏结锚固强度公式、黏结强度对应的滑移值公式和黏结应力-滑移关系式,提出了钢筋在灌浆料中的锚固长度经验值.结果表明:随着保护层厚度增大,试件平均黏结强度不断增大,相比于混凝土,保护层厚度增大相同幅度,灌浆料黏结强度增长慢;随着钢筋直径增大,平均黏结强度减小;随着钢筋锚固长度增加,试件平均黏结强度降低,相比于自密实混凝土,锚固长度增加相同幅度,灌浆料黏结强度增长快;强度等级相同时,灌浆料黏结强度高于普通混凝土;钢筋与灌浆料间黏结性能和钢筋与混凝土间黏结性能有差异.     

异形钢纤维粘结滑移性能试验研究

为了研究异形钢纤维从混凝土基体中拔出时的粘结滑移性能，选择剪切平直型和贝卡尔特双弯钩型两种形状的钢纤维以及不同的钢纤维埋角进行粘结试验．试验结果表明，钢纤维形状、钢纤维埋角是影响拔出荷载位移-曲线以及界面粘结强度的重要因素，贝卡尔特双弯钧钢纤维与混凝土基体界面粘结性能优于剪切平直型钢纤维，界面粘结强度随埋角的增大而减小．     

改性砂浆砌体受剪性能的试验研究

新型墙体材料的广泛应用使得普通砂浆黏结性能差的局限性凸现.采用聚乙烯醇缩丁醛和甲基纤维素对普通砂浆做合理改性,进行了96个抗剪试件的正交试验,并对试验结果进行正交分析.结果表明:块体类别是最主要的影响因素,其次是聚合物掺量和砂浆强度;当聚乙烯醇缩丁醛和甲基纤维素的掺量分别为水泥质量的20%~30%和0.05%~0.1%时,可较大幅度提高砂浆的黏结强度.     

圆台大端纤维的拔出力分析

贝壳珍珠母中的文石片具有中间薄两端厚的特殊形貌,受此启发,把复合材料中的纤维设计成两端部为圆台状的大端异型体,可使复合材料的强韧性得以改善。本文考虑均匀分布和含量相同的圆台大端纤维和平直纤维增强复合材料,利用剪滞理论分别计算了2种纤维的与材料强韧性密切相关的拔出力。计算结果表明:圆台大端纤维的最大拔出力明显大于平直纤维的最大拔出力;基体和纤维的材料常数以及几何尺寸对最大拔出力有较大影响;在不改变基体和纤维物性时,只要合理选取形体优化设计的圆台大端纤维以及适当增加界面摩擦系数,也可使复合材料的强韧性增大。     

Mesomechanism of steel fiber reinforcement and toughening of reactive powder concrete

Reactive powder concrete (RPC) is a novel cement-based composite material with ultra-high strength. Embedding a certain amount of short steel fibers in the matrix can improve the RPC's toughness and overcome the disadvantage of high brittleness. In this paper, a number of direct uniaxial tension tests have been carried out with '8-shape' RPC200 specimens. The bond-slip process, mesoscopic structural variation and mechanical characteristics of a fiber pullout of the matrix have been investigated using the real-time SEM loading system and CCD observation techniques. The influence of the volume of embedded short steel fibers in matrix on the mesoscopic morphology of attachments on the surface of a pulled individual fiber, the initial cracking force, the ultimate pullout force, interfacial bond strength and the pullout rupture energy have been analyzed. A general formulation relating these quantities to the volume of fibers in matrix has been proposed. The components comprising the interfacial bond strength have been outlined. In addition, the contribution that fibers make to enhance and toughen the reactive powder concrete has been discussed. It is shown that there exists an optimal threshold of fiber volume ρv, opt =1.5% at which the bond performance of a fiber pullout of RPC behaves best.     

Effect of matrix modification on durability of cementitious composites in an acid rain environment

The durability of silane-modified mortar, a cementitious composite, in acid rain environment was investigated given its extensive usage as a structural material. The results indicated that the addition of silane decreased the compressive strength of the cementitious composite. Wetting angle was increased by incorporating silane into the matrix. Decrease in both water absorption ability and coefficient of capillary suction confirmed hydrophobicity as induced by silane addition. Results of mechanical testing, scanning electron microscopy and X-ray diffraction showed that the sulfuric acid resistance of mortar was enhanced by silane. Based on these results, it is revealed that silane addition inhibits the diffusion of water, and consequently, sulfate ion diffusion rate decreases, thereby resulting in reduction in the rate of corrosion of cementitious composites by sulfuric acid.     

CFRP布混合粘贴形式界面剪切性能试验

为了研究CFRP布混合粘贴的界面粘结性能,设计了4组自锚式面内双剪试验.根据界面剪应力的发展规律,将CFRP布混合粘贴中碳纤维布由初始受力至破坏的过程划分为3个阶段.试验考虑了碳纤维布不同的粘贴长度因素,分析试验中的破坏形式、破坏过程和界面粘结性能.研究表明CFRP布混合粘贴形式中的钢板锚固件提高了CFRP-混凝土界面的粘结强度,将破坏形态由碳纤维布的剥离破坏转变为碳纤维布的断裂破坏,极大地的提高了碳纤维布材料的强度利用率.碳纤维布在未剥离阶段其界面粘结性能较为稳定,钢板锚固件对碳纤维布的初始剥离影响较小;在碳纤维布持续剥离阶段,钢板锚固件可以延缓碳纤维布的剥离,使得界面粘结强度提高18.02%.     

PVA-ECC与混凝土界面钻芯拉拔试验研究

为了研究聚乙烯醇纤维砂浆(PVA-ECC)与混凝土之间的粘结性能,通过钻芯拉拔试验分析了混凝土强度等级、界面剂类型、聚乙烯醇纤维水泥砂浆强度等级3种因素对聚乙烯醇纤维水泥砂浆与混凝土之间粘结性能的影响,最后用Table Curve 3D软件拟合PVA-ECC与混凝土界面的钻芯拉拔强度受3因素影响的回归公式。研究结果表明:混凝土的强度等级对界面粘结性能影响极不显著,而聚乙烯醇纤维水泥砂浆强度等级对界面粘结性能影响显著,界面剂因素影响高度显著。公式计算结果与试验结果吻合良好。     

The Mechanical Properties of Polyurethane Elastomer Reinforced and Toughened By CaSO_4-Whisker

1　ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＷｈｉｓｋｅｒｓａｒｅｔｈｅｕｌｔｉｍａｔｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈｓｈｏｒｔ ｆｉｂｅｒｒｅｉｎ ｆｏｒｃｅｒｂｅｃａｕｓｅｔｈｅｙａｒｅｓｍａｌｌ (ｆｒｏｍｓｕｂｍｉｃｒｏｎｔｏｓｅｖｅｒａｌｍｉｃｒｏｎｓｉｎｄｉａｍｅｔｅｒ)ｓｉｎｇｌｅｃｒｙｓｔａｌｆｉｂｅｒｓｗｉｔｈａｈｉｇｈｄｅ ｇｒｅｅｏｆｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅｐｅｒｆｅｃｔｉｏｎ .Ｔｈｅｓｍａｌｌｅｒｔｈｅｗｈｉｓｋｅｒｉｓ ,ｔｈｅｇｒｅａｔｅｒｔｈｅｐｅｒｆｅｃｔｉｏｎｗｉｌｌｂｅ .Ｔｈｉｓｐｅｒｆｅｃｔｉｏｎ…     

纤维-基体早龄期界面性能的影响因素

通过自行改造的测试系统,实现了对早龄期纤维增强水泥基复合材料体系中纤维–基体界面性能的测定,考察了龄期、基体组成、埋入深度、纤维表面特征等因素对界面性能的影响规律.结果表明:随着龄期的增加,界面的黏结强度逐渐增加,相对密实的基体组成有利于提高界面性能;随着埋入深度的增加,纤维–基体的界面黏结强度降低;而三角形截面及化学沉积改性的纤维与基体之间具有更高的界面黏结强度.     

The Mechanical Properties of Polyurethane Elastomer Reinforced and Toughened By CaSO4—Whisker

CaSO4 whisker reinforcing and toughening mechanisms for polyurethane elastomer were studied.The effects of dispersity of CaSO4 whisker and interfacial bonding state on reinforcement and toughness were discussed.The microanalyses showed that CaSO4 whisker reinforcing mechanism for polyurethane elastomer mainly was load transferring and its toughening mechanism involved crack deflection and whisker pullout.The results indicated that composites with 5%-10% CaSO4 whisker exhibited the best mechancal properties,Good bonding in terface was formed between whisker and matrix after the surface of CaSO4 whisker was treated by silane coupling agent.The fairly improved strength and toughness are attributed to the better interfacial bonding state.     

基于分段式模型考虑界面损伤的GFRP锚杆-砂浆粘结性能数值模拟

通过编写Vumat子程序定义玻璃纤维增强塑料（GFRP）锚杆材料参数,并考虑GFRP锚杆与砂浆界面的不均匀及损伤特性进行正交各向异性建模,借助ABAQUS有限元软件对GFRP锚杆与砂浆界面的粘结滑移特性进行分段模拟,探究GFRP锚杆轴力、界面剪应力分布形态,进而对不同直径GFRP锚杆-砂浆界面力学特性进行分析。研究结果表明：分段式有限元模型能够较好地反映GFRP锚杆-砂浆的粘结特性。随着施加荷载的增加,GFRP锚杆所受轴力逐渐增大,荷载传递深度逐渐加深,锚固作用自上而下逐渐发挥;GFRP锚杆拔出所需最大拉力、界面破坏位移随直径减小而增大。GFRP锚杆发生破坏的临界直径为28 mm,当直径大于28 mm时发生滑移破坏,直径小于28 mm时发生强度破坏。计算确定直径28 mm GFRP锚杆的锚固系数K₁为0.155。     

Influences of Mo Fibers on Mechanical Properties of Resin Mineral Composites

The influences of new,scrap,and five modified Mo fibers on interface bonding strength of fiber-matrix and mechanical strength of RMC were studied.Typical specimens with different fibers and mass ratio of resin and hardener were prepared to verify the above assumptions.Theoretical analysis and experimental results prove that,compared with ordinary new Mo fibers,scrap Mo fibers can perform better in improving interface bonding strength and mechanical properties of RMC because many discharge pits randomly distribute on the surface of scrap fibers.For five modified Mo fibers,interface bonding strength and the reinforcing effect on RMC have been improved obviously.Wherein,comprehensive mechanical properties of RMC are optimal with the addition of M6 fibers which have undergone combined surface treatment including acidification,gas-phase oxidation and coupling treatment.And interface bonding strength between M6 fiber and matrix is the maximum.