纤维增强水泥基复合材料力学性能的研究进展

【目的】为各类纤维在水泥基复合材料中的应用提供参考与借鉴。【方法】纤维作为一种新兴的水泥基增强材料，由于其在抗裂、防渗、增强、增韧等方面的优异表现，近些年一直得到广泛的关注和研究。本研究基于国内外学者的理论和试验研究，综述纤维增强水泥基复合材料的研究现状、各类纤维增强水泥基复合材料力学性能的作用机理及作用效果。【结果】当纤维本身有着较高强度和弹模，在掺入水泥基体中后便会有较好的增强增韧效果；当纤维本身不具有较高强度及弹模时，其优势主要体现在增韧和变形上。【结论】不同种类的纤维以及不同长度、不同掺量的同种纤维都会对水泥基体的力学性能造成不同的影响。     

纤维参数对水泥基复合材料力学性能影响研究综述

【目的】旨在为纤维增强水泥基复合材料的理论研究和工程应用提供参考和启示。【方法】综述纤维增强水泥基复合材料的分类、力学性能及其影响因素,重点介绍不同纤维参数对水泥基复合材料性能的作用效果。【结果】研究表明,纤维增强水泥基复合材料是一种由纤维和灌浆料组成的新型复合材料,具有高强度、高韧性、低密度、耐腐蚀等优点。【结论】纤维参数是影响水泥基复合材料力学性能的重要因素,需要根据不同工程需求选择合适的纤维参数。     

可拆卸钢-混凝土组合梁抗剪性能有限元分析

【目的】为了研究可拆卸钢-混凝土组合梁中螺栓连接件的抗剪性能。【方法】采用ABAQUS软件建立了推出试件的有限元模型，分析了混凝土板强度、螺栓强度和螺栓预紧力大小对抗剪性能的影响。【结果】结果表明：推出试件的最终破坏模式为螺栓剪断，同时混凝土受压破坏；试件的抗剪过程包括摩擦抗剪、螺杆承压抗剪和塑性三个阶段；混凝土板的强度对试件的抗剪性能影响较小；提升螺栓的强度可以显著提升试件的极限抗剪承载力；试件的抗滑移荷载随螺栓预紧力的增加而增大。【结论】综上所述，在实际工程中可以通过提升螺栓的强度和预紧力大小来获得更加优异的抗剪性能。     

宁夏地区白云碎屑灰岩粗骨料品质对预拌混凝土性能的影响

【目的】水利与建筑行业在混凝土原材料、配合比等方面存在差异,导致预拌混凝土在水利工程中的应用受到影响,所以需要对其影响情况进行研究。【方法】通过对宁夏地区白云碎屑灰岩进行室内试验,研究混凝土粗骨料最大粒径、泥块含量和针片状含量对混凝土工作性能、抗压强度、抗冻性,并通过SEM分析观察泥块含量对混凝土密实性和黏结强度的影响。【结果】试验结果表明：粗骨料最大粒径对预拌混凝土性能影响较小;随着粗骨料泥块含量的增大,预拌混凝土工作性能明显降低;随着针片状骨料含量的增加,水泥混凝土的坍落度呈降低趋势;通过SEM技术发现骨料中泥块含量增加将导致不同程度的结构薄弱区和缺陷。【结论】通过对预拌混凝土性能影响因素进行研究,对宁夏地区水利工程质量控制具有指导意义,为地方水利工程质量检测提供参考。     

短切高模碳纤维增强碳复合材料气孔率对力学性能的影响

研究了短切高模碳纤维增强碳复合材料和碳基体材料气孔率对材料力学性能的影响。结果表明:短切高模碳纤维增强碳复合材料的抗折强度和肖氏硬度明显高于碳基体材料,两种材料抗折强度、肖氏硬度和气孔率成反比;气孔率对短切高模碳纤维增强碳复合材料的抗压强度影响显著,而对碳基体材料的抗压强度影响较小。用扫描电子显微镜 (SEM)观察断口,发现短切高模碳纤维在基体中随机取向,均匀地分散在基体中。     

煤矸石在水稳基层中应用的可行性研究

【目的】为缓解我国碎石资源紧缺的现状，实现资源的循环利用，需要开展煤矸石在水稳基层中应用的可行性研究。【方法】选用鹤壁掘进煤矸石为研究对象，进行煤矸石原材料性能试验、水泥稳定碎石-煤矸石混合料微观结构分析及耐久性试验。【结果】鹤壁掘进煤矸石质地致密，矿料级配良好，压碎值、吸水率、耐崩解性均能满足公路工程集料标准；煤矸石的掺入能够提高混合料的黏结力，有助于提升水稳基层材料的强度；从耐久性方面考虑，煤矸石的掺入有助于混合料水稳定性的改善，且对抗冻性影响不大。【结论】鹤壁掘进煤矸石可以作为一种集料应用到水稳基层当中。     

水泥和碱渣固化含铅重金属污染土特性试验研究

【目的】改良重金属污染土修复工程中常用的水泥固化/稳定法技术。【方法】以“氨碱法”制碱工艺的碱渣作为添加剂,通过室内试验研究水泥固化含铅重金属污染土的无侧限抗压强度及毒性浸出特性。【结果】固化土强度随养护龄期的增大逐渐提高,随铅离子含量的增大逐渐减小;与单一水泥固化含铅重金属污染土相比,碱渣的掺入使水泥固化土早期强度提高10%～25%,长期强度降低20%～30%,固化土对铅离子的吸附性能得到提高,不同浸出方法中浸出液铅离子浓度随碱渣掺入量的增大逐渐降低。【结论】碱渣的掺入提高了固化剂对铅离子的吸附性能,与等量单一水泥相比,其浸出液中铅离子浓度大幅度降低。     

高性能夹芯外挂墙板的有限元模拟研究

【目的】为了研究一种多功能实心区域的预制高性能混凝土夹芯外挂墙板的抗弯性能。【方法】利用有限元模拟软件ABAQUS建立试件的有限元模型，并讨论混凝土强度、内外叶板厚度、钢筋间距、钢筋强度对抗弯性能的影响。【结果】结果表明：该新型墙板具有良好的刚性和延性，模拟过程中最大应力部分出现在荷载加载点的纯弯段区域；在总厚度不变的情况下，混凝土强度、内外叶板厚度能明显提高其承载能力；钢筋间距、钢筋强度对承载力基本没有影响。【结论】综上所述，该类型墙板抗弯性能良好，能满足安全使用要求，在实际工程中可以通过提升混凝土强度、内外叶板厚度来获得更加优异的抗弯性能。     

碳纤维开孔层合板拉伸载荷下的失效分析

【目的】研究开孔碳纤维复合材料层合板在拉伸载荷下的失效行为,并确定铺层顺序、铺层角度对极限载荷的影响。【方法】通过Abaqus有限元软件和Hashin失效准则,建立壳单元在拉伸载荷下的失效模型,利用该失效模型进行数值模拟分析。【结果】0°层失效首先发生在孔边,随着孔边失效区域的不断扩大,呈现由X形向沙漏形转变的趋势;在达到极限载荷前,承载力与位移成正比,之后承载力迅速下降,层合板将迅速失效;铺层顺序对层合板的强度影响不大,铺层角度对层合板的极限载荷影响较大。在一定范围内增加±45°铺层的数量,不仅可以延缓层合板的失效,而且可以提高极限载荷值。【结论】研究结果对开孔碳纤维复合材料层合板的实际应用具有指导作用。     

碳纤维成型设备联锁控制系统设计

【目的】为了解决碳纤维增强复合材料在模压固化过程中存在的温度与压力控制不能同步、自动化程度低等问题。【方法】本研究对传统模压设备及系统进行改造,增加模具内测温电阻,并通过I/O通信模块来实现模温机PLC控制器与液压机PLC控制器间的通信,使PLC程序根据模温机温度变化来控制液压机压力的大小。【结果】该设计可将物料温度实时反馈给模温机PID温度调节系统,解决固化过程中温度测量不准确、调节不及时的问题,实现温度与压力间的联锁,使固化过程中温度与压力实现同步。【结论】联锁控制系统使碳纤维增强复合材料模压成型工艺的自动化程度和生产效率得到提高,更具市场性和适用性。     

海水侵蚀下复掺矿粉和镍铁渣粉的水泥土力学性能分析

【目的】研究地基处理采用的水泥土在海水侵蚀环境影响下的力学性能，为沿海地区地基处理工程提供技术支持。【方法】将复合镍铁渣粉以等质量替代的方式掺入到水泥土中，通过无侧限抗压强度试验，进行抗侵蚀系数分析。【结果】海洋环境对水泥土的强度具有劣化作用，而掺入复合镍铁渣粉能提升水泥土的强度性能，缓解海洋环境对其强度的劣化作用。【结论】复合镍铁渣粉能起到微集料效应、形貌效应和活性效应，提升水泥土的密实程度，对水泥土的性能产生有利影响。     

不同温度下水泥砂浆抗硫酸盐侵蚀试验研究

对不同温度下不同水灰比不同水泥砂浆进行了抗硫酸盐侵蚀试验研究。采用干-湿循环模式模拟真实侵蚀环境,通过硫酸镁溶液在3种温度模式(5℃、10℃、20℃)下侵蚀不同水灰比(0.5、0.36)、不同水泥(普通水泥、中抗硫水泥)砂浆进行干-湿循环,研究温度因素对抗折强度、抗压强度、质量损失率及动弹性模量4个指标的影响。结果表明:混凝土受侵蚀比较复杂,呈现先增强性能后被破坏的特点;在混凝土受硫酸盐侵蚀时低温比常温更易使其破坏;低水灰比的水泥砂浆被硫酸盐侵蚀时受温度因素影响不明显。     

SiC增强铝基复合材料的力学性能

采用半固态搅拌铸造法制备了SiC颗粒增强铝基复合材料,研究了加入不同质量分数SiC和Mg的（Al基体、Al-4 wt.％SiC、Al-4 wt.％高温氧化SiC,Mg的质量分数从0～4 wt.％以1wt.％的含量递增）铝基复合材料的微观结构和力学性能,研究结果表明：经过高温氧化的SiC颗粒能够防止铝液对SiC颗粒的侵蚀,SiC颗粒表面没有发现孔洞.在Al-4 wt.％高温氧化SiC-3 wt.％Mg铝基复合材料中形成了Si和MgAl2O4,其屈服强度、抗拉伸强度和硬度最大,但当Mg的质量分数超过3 wt.％时,其屈服强度和抗拉伸强度降低,这主要是由于过量Mg的加入,会使复合材料中SiC颗粒表面的SiO2与Mg反应后继续与铝液进行反应,这将削弱SiC颗粒与基体的界面结合强度.     

水泥稳定碎石-煤矸石性能研究

【目的】结合前期有关煤矸石原材性能的研究，验证鹤壁掘进煤矸石在路面工程水稳基层中应用的可行性。【方法】拟定8组水泥稳定碎石煤矸石混合料配合方案，水泥剂量为5.8%，并对混合料开展击实试验、抗压强度及抗压回弹模量试验。击实试验过程中应注意煤矸石被碎化。【结果】研究表明：方案6#、7#、8#无侧限抗压强度试验结果均能满足技术细则中强度不小于5.0 MPa的规定；方案8#更接近水泥稳定碎石-煤矸石的最优级配。【结论】推荐方案8#作为水泥稳定碎石-煤矸石配合比应用到水稳基层当中。     

氧化石墨烯改性水泥基复合材料的制备及其力学性能研究

采用改进Hummers法制备氧化石墨烯(GO),并用萘系减水剂(NS)和超声辅助的方法制备GO分散液,利用扫描电镜对GO的形貌和结构进行表征,利用紫外分光光度法对GO分散液的分散情况进行分析,并对GO水泥基复合材料的力学性能进行研究.结果表明:采用NS作为分散剂对GO溶液进行分散,GO和NS的最佳比例为1:10,GO的...     

树脂基复合材料注塑工艺及纤维增强效应的研究

首先对碳纤维编织复合材料的树脂基体做模流分析,旨在探索模具温度和网格尺寸对树脂基体注塑过程和翘曲变形的影响。结果显示,模具温度对结构复杂的薄壁注件填充过程影响明显,网格尺寸对薄壁注件厚度方向翘曲变形有较大影响。其次对注塑过程状态数值化,进一步将数值化的状态传输到有限元分析软件ABAQUS中进行结构分析,得到了碳纤维增强树脂基复合材料在温度载荷作用下的应力场分布和位移场分布,实现了不同有限元分析软件之间数据的交换和状态的继承,验证了碳纤维编织结构对树脂基体的增强作用。     

碳纤维增强铝复合材料

<正> 一、前言随着航天和航空工业的高速发展,对铝合金提出了新的、更高的要求。宇航飞行器、导弹、火箭、喷气机发动机、运输机械、工业机械等,急需具有特殊物理性能(高比强度、高比弹性模量及比重小)的耐热材料,现有铝合金都满足不了这种要求,而纤维增强铝基复合材料却具有这种性能。碳纤维抗拉强度为150—600公斤/毫米~2,并富有弹性,把这种纤维加入金属中形成的纤维增强金属强度极高。如果基体使用     

石砌体材料力学性能研究——以湘粤古驿道石拱桥为例

【目的】以湘粤古驿道石拱桥——万岁桥为背景,进行相关室内试验、数据拟合分析研究,为明确石砌体材料的力学性能,尤其是压剪力学性能,以及老旧石拱桥承载力的准确评估提供参考和依据。【方法】参考实桥选择当地普通石灰岩石,制作原石、砌缝砂浆、石砌体等三类试件,进行轴心抗压、压剪试验研究。通过数据比对、归纳总结、拟合分析等方式研究砌缝厚度、侧压力等参数对石砌体材料力学性能的影响规律。【结果】原石抗压性能存在一定的离散性,可能是所用的石材内部存在缝隙、节理等;砌缝厚度、侧压力对石砌体试件的抗压性能、抗剪强度有较大影响,砌缝厚度越小抗压强度越高,侧压力越大抗剪承载力越高。【结论】侧压力是影响石砌体抗剪强度的重要因素,两者呈正相关,且符合摩尔库-伦理论特征,其数学关系可以通过数据拟合的方式进行确定。     

硫铝酸盐水泥砂浆的MICP修复试验研究

【目的】利用生物矿化修复技术（MICP）对腐蚀破坏后的硫铝酸盐水泥制品进行修复试验研究。【方法】模拟实际硫铝酸盐水泥制品的破坏进行侵蚀破坏试验,利用MICP技术对破坏的水泥砂浆试块进行修复研究。为确保试块反应充分,利用先浸泡后烘干再浸泡的循环处理方式,使溶液与干燥试块之间形成压力差,并通过试块内部的毛细作用均匀进入试块当中。通过监测试验试块质量和强度变化来探究MICP技术修复的有效性。【结果】随着修复次数不断增加,试块质量在修复处理12次后较未处理时增加4%,抗压强度增加1 131%。由试验结果可知,MICP技术能显著避免试块质量损失,提高劣化试块抗压强度。【结论】MICP技术对破坏后硫铝酸盐水泥制品修复具有可行性。     

温度与氯盐作用下温拌沥青混合料疲劳寿命研究

为掌握温度与氯盐侵蚀作用对温拌沥青混合料疲劳寿命的影响,采用不同浓度氯盐溶液对温拌沥青混合料试件进行不同温度条件下冻融循环,进而进行劈裂疲劳试验测试其疲劳寿命变化规律。结果表明:温拌沥青混合料疲劳寿命随氯盐浓度的增加、冻融循环温度的降低或冻融循环次数的增加而降低,其中在温度方面其下降到-10℃后疲劳寿命下降速率加快,在冻融循环次数方面其超过5次后疲劳寿命下降速率加快;氯盐浓度、冻融循环温度和冻融循环次数均对温拌沥青混合料疲劳寿命有显著影响,且氯盐浓度影响程度最大,而冻融循环温度和冻融循环次数影响程度相当。