冻融循环对CFRP-烧结粘土砖界面粘结性能影响

为考察冻融循环对碳纤维增强聚合物复合材料(CFRP)-烧结粘土砖界面粘结性能的影响,通过模拟自然冻融环境,在试件经过不同次数的冻融循环后对其进行单面剪切试验。结果表明:在冻融循环作用下,CFRP-烧结粘土砖试件界面粘结性能发生了显著的退化,即随着冻融循环次数的增加,界面承载力和剪应力不断降低;界面剪应力在不同冻融次数下的分布具有相似性,均表现为随着荷载的增加剪应力逐渐由加载端向自由端传递,在传递过程中,有效传递长度变化不显著。在已有界面理论的基础上,根据试验提出了考虑冻融循环时间的界面粘结-滑移模型,通过对比分析,该模型能够很好地反映冻融循环作用下界面粘结性能退化规律。      

海洋大气环境对CFRP-钢界面粘结性能的影响

为研究长期海洋大气环境作用对碳纤维增强树脂复合材料(CFRP)-钢界面粘结性能的影响,设计并制作了36个CFRP-钢板双搭接试件,采用盐雾沉降量1～2 mL/80 (cm2·h)的盐雾箱来模拟海洋大气环境。对试件进行了疲劳加载后的静力拉伸试验,分析了环境作用时间(30、180、360天)、长期持续荷载和硅烷表面处理方式对CFRP-钢界面破坏模式和承载力的影响。研究结果表明：随着海洋大气环境作用时间增加,CFRP-钢双面搭接节点由胶层内破坏伴随CFRP层离破坏逐渐向钢-胶界面粘结失效转变。暴露360天后极限承载力最大下降了15.72%。硅烷表面处理对CFRP-钢界面耐久性提升作用较小。持续荷载导致短期环境作用下(30天)极限承载力下降了18.39%,但对长期环境作用影响很小,高应力预加疲劳导致CFRP-钢界面极限承载力最大下降了26.6%。采用Hart-Smith模型对CFRP-钢界面极限承载力进行计算,发现长期环境作用后的承载力预测值和试验值误差超过了30%。在考虑破坏模式变化对界面极限承载力的影响下进行了修正,将误差减小到最大为14.04%。     

硫酸盐干湿交替对碳纤维增强环氧树脂-混凝土界面粘结性能的影响

为了研究硫酸盐腐蚀对碳纤维增强环氧树脂复合材料（CF/EP）-混凝土界面性能退化的影响。通过硫酸盐干湿交替加速腐蚀试验模拟硫酸盐环境,对硫酸盐腐蚀下CF/EP-混凝土界面粘结性能退化规律进行了研究。结果表明：硫酸盐干湿交替作用对CF/EP-混凝土界面的破坏形态影响较大;界面粘结性能（峰值剪应力、极限承载力和初始剪切刚度）随腐蚀时间呈先小幅增加后加速下降的趋势。在试验和已有界面理论的基础上,提出了考虑腐蚀时间的界面粘结-滑移模型,通过模型预测数据与试验数据的对比分析,该模型能够很好反映硫酸盐干湿交替作用下界面粘结性能退化规律。     

超高性能混凝土-既有普通混凝土界面粘结性能研究综述

超高性能混凝土(Ultra-high performance concrete, UHPC)具有优异的力学性能和耐久性,被广泛应用于组合构件及结构加固中,其中,UHPC与既有普通混凝土(Existing normal concrete, NC)之间的界面粘结性能至关重要。本文综述了国内外UHPC-NC的界面粘结性能的试验方法及界面抗剪强度计算公式、影响因素与界面耐久性能的研究进展,指出了测试方法存在的不足,探究了不同规范的界面抗剪强度计算式对UHPC-NC的适用性,总结了不同因素对UHPC-NC界面粘结性能的影响,包括纤维、界面粗糙度、界面含水率、界面剂、既有混凝土强度、胶凝材料和养护制度等,阐述了其界面特性的增强机理,探讨了耐久性的现阶段研究。UHPC-NC具有优异的界面粘结强度,其中,合适的养护制度与纤维能够减少UHPC的收缩,增强材料之间相容性;界面粗糙度与既有混凝土强度的增加可以有效避免界面破坏;界面剂、胶凝材料及适当的界面含水率可以改善过渡区;UHPC-NC界面具有较好的抗渗透性能和抗冻融性能。     

铣削型钢纤维与超高性能混凝土的界面粘结性能研究

超高性能混凝土(UHPC)优异的性能主要取决于钢纤维与基体的协同工作,为探讨铣削型钢纤维在UHPC中的适用性,本工作通过钢纤维拉拔试验,研究了铣削型钢纤维与UHPC的界面粘结性能,分析了纤维埋深、纤维有无端勾、基体有无纤维、养护条件四个因素的影响及其机理,并与镀铜微丝钢纤维进行对比。结果表明：四种类型的钢纤维(镀铜平直型S、镀铜端钩型H、铣削平直型MS和铣削型MH)在UHPC中的粘结强度大小顺序为H型>MH型>MS型>S型;随着纤维埋深增加,S型、H型和MS型钢纤维在UHPC中的粘结强度减小,而MH型钢纤维则增大;端勾有助于提升钢纤维在UHPC中的粘结强度和拉拔能,并影响拉拔荷载-位移曲线的形状;基体掺入2%(体积分数)钢纤维亦能略微提高钢纤维在UHPC中的粘结强度和拉拔能;与蒸养条件相比,标养条件下界面粘结强度降低,但也使得铣削型钢纤维的拔出行为更明显,提高了拉拔能。铣削型钢纤维与UHPC界面粘结强度较高,但其较低的纤维抗拉强度影响了粘结性能的发挥,建议开发适用于UHPC的高强铣削型钢纤维。     

CFRP-钢界面粘结性能试验与数值模拟

碳纤维增强聚合物基复合材料（CFRP）与钢板的界面粘结性能为CFRP加固钢结构的关键问题之一。开展了17个CFRP板-钢板单搭接试件的拉伸剪切试验,研究了不同环氧粘结剂与CFRP材料的CFRP-钢界面力学行为和破坏模式;分析了粘结剂类型和CFRP材料对界面粘结滑移本构和界面剪切性能的影响,讨论了其承载力计算方法。结果表明：采用不同的粘结剂或CFRP材料,界面破坏形式和抗剪承载力均差异较大。采用Sika 330、Lica粘结剂的试件为CFRP板或钢板与胶层的界面破坏,采用Araldite粘结剂的试件为CFRP板浅表层离,采用Sika 30粘结剂的试件为胶层内聚破坏,采用SF（Sika S512/80）碳板的试件为CFRP板深层层离;Araldite试件的抗剪承载力为其他试件的1.7~2.9倍。Sika 330、Araldite及Lica试件粘结滑移曲线无明显下降段,属脆性破坏,而Sika 30与SF试件存在缓坡下降段,失效前有一定征兆;SF试件的粘结滑移本构可简化为三折线模型,其余试件则可简化为双线性模型。SF试件抗剪承载力需用Xia-a模型表征,其余试件则可用Xia-b模型表征。基于粘聚力模型对界面力学行为进行了数值模拟,结果表明,粘聚力模型可以较好地模拟界面的非线性力学行为,剥离应力对本单搭接试件的界面粘结强度影响很小。     

超高性能RPC钢筋网加固混凝土界面粘结性能试验研究

针对现有混凝土加固技术导致的耐久性弱、承载力低的问题,该文基于活性粉末混凝土钢筋网加固混凝土技术(Technical for strengthening concrete structures with reactive powder concrete and bar mesh, RPCBM),展开了双面剪切试验。该文评估了各试件的抗剪强度、破坏形态与荷载位移曲线,系统性地探讨了粗糙度、植筋率、钢筋网规格对RPCBM加固旧混凝土结构界面剪切性能的影响。结果表明：RPCBM加固混凝土结构的界面抗剪强度和延性提升幅度较大,具有良好的粘结性能。在一定范围内,随着粗糙度增大,粘结界面抗剪强度提高;植筋率增高,抗剪强度与延性增强;钢筋网规格是改善界面延性的重要因素。在此基础上,为了更好地计算RPCBM加固混凝土的界面粘结强度,该文基于以上数据建立了粘结界面抗剪强度的模型,提出了综合计算RPCBM加固普通混凝土(Ordinary Concrete, OC)界面抗剪强度的公式,试验结果与理论分析吻合较好,为工程实践中加固材料的选择和改进施工方法提供了理论依据。     

横向压力对钢筋与混凝土粘结性能的影响

工程实际中钢筋常在受压区被截断,而这种布筋方式是否对粘结有利是存在争议的。为评价横向荷载作用下应力场对粘结性能的影响,分别在混凝土和钢筋中设置应力函数,结合物理方程和几何方程,通过数学运算求出了钢筋和混凝土界面的位移场。将界面相容条件作为补充方程引入即可求出所有待定常数,同时可求出界面的应力场和应力集中系数。通过数值模拟证明解析公式具有一定的精度,因此可以作为评价横向荷载作用下拔出试件中钢筋与混凝土界面应力场的一种有效方法。最后,在该文解析解的基础上分析了横向荷载对粘结的影响并且给出了横向压力的上限值。     

不连续界面相Al4C3对SiC/Al复合材料界面结合影响的第一性原理及实验

采用密度泛函理论的第一性原理及实验相结合的方法,探讨了不连续界面相Al₄C₃对SiC/Al复合材料界面结合的影响,并与无界面新相生成时进行对比。研究表明,当Al(111)表面吸附C原子时,在Bridge位置上吸附C原子最为稳定;随着C覆盖率的增加,C原子吸附能逐渐减小;当界面相呈不连续分布时,界面由原来的SiC/Al转变为(SiC+Al₄C₃)/Al,界面黏着功由原来的0.851 J/m2增加至1.231 J/m2,这主要由于当C原子在Al表面吸附时,C原子和Al原子间形成共价键和离子键,且与界面处的Si原子也形成共价键,从而促进界面结合。利用第一性原理计算的SiC/Al和(SiC+Al₄C₃)/Al体系黏着功与实验值较为接近,且变化规律相同,具有较高的参考价值。      

碳纳米管/聚合物复合材料界面结合性能的研究进展

碳纳米管(CNT)优异的力学性能使其成为复合材料优选的增强体。CNT/聚合物复合材料的力学性能主要受其界面结合性能的影响。综述了CNT/聚合物复合材料界面结合性能的研究方法和研究现状。对CNT/聚合物复合材料界面结合性能的研究,实验上采用微观表征技术、拉曼光谱分析技术和纳米力学拔出法,分子模拟方法则是通过对CNT施加位移或外力模拟CNT从聚合物基体中的抽拔过程。概述了聚合物的类型、晶态结构以及CNT的手性、功能化处理等因素对CNT/聚合物复合材料界面结合性能的影响,并展望了CNT/聚合物复合材料界面结合性能未来研究的重点方向。     

淀粉/NaAA/CR吸水复合材料的性能在去离子水和盐溶液中的差异

采用机械共混法制备了淀粉/丙烯酸钠(NaAA)/氯丁橡胶(CR)吸水复合材料,考察了去离子水和3.5%(质量分数)NaCl溶液两种吸水介质对其力学性能和吸水性能的影响,并且观察了复合材料吸水前后的微观形貌。结果表明浸水后,随吸水量的增加,材料力学性能的降低;复合材料在盐溶液中的吸水率远小于在去离子水中的吸水率;在反复使用过程中,能够很好地保持其原有的吸水性能,具有优异的反复使用性能;通过扫描电子显微镜(SEM)观察了复合材料吸水前后的微观形态结构,吸水组分聚NaAA颗粒吸水干燥后表面发生褶皱。     

Morphological characteristics of oxide scales grown on H11 steel oxidised in dry or wet air

Abstract

The oxidation behaviour in dry and wet air of H11 steel was studied at 600 and 700°C by Thermo Gravimetric Analysis (TGA) and in situ oxidation in the specimen chamber of an Environmental Scanning Electron Microscope (ESEM) equipped with a hot stage specimen holder. The oxidation kinetics of H11 steels are quite sensitive to the presence of water vapour and, although the final mass gains show a good overall reproducibility, they are locally rather irregular. The morphology and microstructure of oxide scale are complex and often heterogeneous, particularly at 700°C. In situ oxidation tests permit to follow the evolution of oxide scales and to observe several growth modes of oxide scales. The diversity of the observed scale growth modes can explain the complexity and irregularity of scale growth mechanisms. Some additional in situ oxidation tests were performed in wet nitrogen. Morphology and growth modes of oxide scale grown in wet air and wet nitrogen differ strongly.     

Ti(C,N)/Ni扩散焊接界面的组织和性能

以铜和铌作为中间夹层,真空扩散焊接Ti(C,N)/Ni,研究温度和时间等主要工艺参数对Ti(C,N)/Ni界面微观组织和性能的影响.结果表明,当扩散焊接的温度低于1273 K时,界面的夹层材料基本保持不变,界面的微观组织为Cu/Nb层状物,铜在镍中有少量扩散;而当扩散焊接的温度为1523K时,界面微观组织在初期为Ni8Nb的金属问化合物 离散析出的CuNi固溶体,到后期变为靠近Ti(C,N)侧为(Ti,Nb)(C,N) NbT(Ni,Ti,Cu)6 NbNia层,靠近Ni侧为NiCu NbNis层.这表明,液态Cu为过渡液相,通过Ni的溶解而形成CuNi过渡液相,加速了Nb在CuNi过渡液相中的溶解.由此产生的NiNbCu过渡液相能浸润Ti(C,N),并在界面处形成少量的(Ti,Nb)(C,N)固溶体合金,从而提高了界面的结合性能,界面剪切强度可达到140 MPa.     

纺丝液固含量对湿纺PAN初生纤维结构形态的影响

固定其它纺丝条件,改变纺丝液的固含量,采用DMSO法进行湿法纺丝.通过离心机、金相显微镜、声速仪等对所得初生纤维进行表征.结果表明:固含量为20%时,能得到致密性好、沸水收缩率低、取向较好、具有圆形截面的初生纤维.     

Impact of salt and freeze-thaw cycles on performance of asphalt mixtures in coastal frozen region of China

The impact of salt on asphalt binders was first studied through basal experiments of binders. The complex influence of freeze-thaw cycles and salt on strength, volume and weight of three types of asphalt mixtures was then investigated through freeze-thaw tests. Test results indicate that salt has a significant effect on the low temperature performance of asphalt binders; Freeze-thaw is a main influencing factor when the percentage of salt is less than 3%, and the erosion effect of salt accelerates the failure of asphalt mixtures when the percentage of salt is more than 3%. The damage of asphalt mixtures is initiated by ice expansion load and accelerated by the interfacial damage between asphalt and aggregate or fracture of asphalt mortar. It can therefore be concluded that different types of asphalt mixtures have fixed residual lives after a number of freeze-thaw cycles. Freeze-thaw cycles, salinity, percent air void, asphalt property and 4.75 mm percent passing are main factors having an influence on freeze-thaw strength.     

溶液浓度对低温水热制备BiVO4形貌及光催化性能的影响

采用低温水热法合成了一系列BiVO4样品,以XRD、SEM、UV-Vis DRS、BET等测试技术对样品的晶相结构、形貌、吸光性能以及比表面积等进行了表征,以MB染料分子模拟环境污染物,考察了样品的光催化性能。探讨了不同起始溶液浓度对样品的形貌及其光催化性能的影响。结果表明,水热反应中,起始溶液浓度对BiVO4样品的形貌和尺寸有很大影响,当起始溶液浓度为0.01mol/L时,所得样品呈"海藻头"形;浓度为0.05和0.1mol/L时,所得BiVO4均呈"鹅卵石"形;浓度为0.5mol/L时,所得BiVO4呈"土豆"形。光催化实验结果表明,"海藻头"和"鹅卵石"形BiVO4具有较高的光催化降解能力,光催化反应180min后,对MB溶液脱色率达到75%左右,而"土豆"形BiVO4仅达到45%。此外,对低温水热反应过程中BiVO4样品的形成机理进行了探讨。     

超声外场对SiCp/7085复合材料界面及拉伸性能的影响

为研究超声辅助制备工艺对SiC_p/7085复合材料界面结合及拉伸性能的影响,用机械搅拌、机械搅拌+超声施振、超声施振3种工艺制备体积分数为10%的SiC_p/7085复合材料.采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱(EDS)研究各工艺对SiC_p/7085复合材料的界面微观组织和拉伸性能的影响.实验结果表明:机械搅拌工艺促进大颗粒(80μm)与熔体结合,但产生了粗大Al4C3界面产物包裹层,且难改善小颗粒(37μm)与熔体界面结合差的问题;超声施振能促进界面反应,生成尺寸细小、排列规整、紧密的Mg O、Mg Al2O4界面强化相覆盖层,有效改善小颗粒与熔体界面结合;相比于7085铝合金,机械搅拌不能改善SiC_p/7085复合材料拉伸性能,而超声施振的加入能显著提升材料拉伸性能.     

Effect of silane modification on CNTs/silica composites fabricated by a non-firing process to enhance interfacial property and dispersibility

Carbon nanotube/ceramic composites have been in the spotlight thanks to their excellent properties. Sintering is the vital part of ceramics fabrication in terms of reliability, however sintering the carbon nanotube (CNT) based ceramic composites is a challenging task. In this study, interfacial bonding of silane functionalized CNT with silica ceramic is investigated by a non-firing sintering process. CNTs are first treated by a mixed acid with the aid of a silane 3-aminopropyl triethoxysilane (APTES), which improves the chemical bonding and dispersibility of CNT in ceramic bodies. The extent of APTES chemical functionalization and mechanical property of CNT/silica ceramic composites are characterized using Raman spectrometer, FT-IR analysis, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), scanning electron microscopy (SEM) and three-point bending strength measurement. Results show that composites are successfully prepared without sintering with stable CNT-silica interface, superior dispersibility, and good mechanical properties.