自密实混凝土加固碳化混凝土界面剪切性能试验

为研究混凝土构件长期暴露大气中表面形成的碳化层对自密实混凝土加固混凝土黏结界面剪切性能的影响,为该类结构加固设计提供依据,设计不同碳化程度Z形黏结试件进行直剪试验,考察混凝土碳化深度、混凝土强度和界面处理方式等对黏结试件破坏形式和抗剪强度的影响,并在试验基础上建立碳化混凝土黏结界面抗剪强度预测模型。研究结果表明:混凝土碳化引起黏结界面剪切裂缝分布形式的改变;混凝土碳化后强度和弹性模量均有所增强,在黏结界面间形成一个局部强化区域,剪切裂缝由原来的界面裂缝逐渐向老混凝土内部转移,扩展至碳化强化区与未碳化区交界面;混凝土碳化使得黏结界面抗剪强度增强,碳化初期,黏结界面抗剪强度增长迅速,达到一定碳化深度后,其增长幅度变小;黏结界面抗剪强度与新老混凝土的强度、界面处理方式等也密切相关,对于Ⅰ类和Ⅱ类界面,一定范围内增大新混凝土强度对于提高界面抗剪强度具有积极作用;当新老混凝土强度相差超过2个标号时,继续提高新混凝土强度作用不大;Ⅲ类界面植筋能有效提高抗剪强度,且其抗剪强度由较低强度混凝土控制。     

高性能水泥复合砂浆与混凝土粘结性能钻芯拉拔试验研究

研究了高性能水泥复合砂浆与混凝土之间的粘结性能.通过钻芯拉拔试验,研究既有构件混凝土强度等级、界面剂、高性能复合砂浆强度等级3种因素对高性能水泥复合砂浆与混凝土之间粘结性能的影响.钻拉试验破坏发生在原有修补界面,粘结界面的钻拉强度随着既有混凝土构件的强度等级和砂浆强度等级的提高而提高,随着不同界面剂的使用而不同.分析表明:既有混凝土构件的强度等级对界面粘结性能影响极不显著,高性能复合砂浆强度等级影响高度显著,界面剂因素影响更加显著.     

界面强度对CFRP-混凝土组合梁弯曲性能的影响

CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer)与混凝土之间的界面黏贴强度是影响CFRP-混凝上组合梁弯曲性能的一个重要因素.文中按CFRP布的黏结长度不同建立了3组不同界面强度的数值模型.模拟了采用位移控制梁的四点弯曲加载过程,分析了界面强度对CFRP-混凝土组合梁宏观弯曲性能的影响.结果表明:界面强度对组合梁的宏观承载力与开裂前刚度影响甚微;但对梁开裂后的刚度与延性影响较大;黏结长度越长,CFRP-混凝土组合梁对界面强度变化的敏感性越大.     

CFRP-混凝土黏结界面的剪切滑移性能

碳纤维增强复合材料(CFRP)广泛用于结构构件的加固和修复。为了进一步了解CFRP加固混凝土结构的力学特性,本文针对CFRP-混凝土黏结界面的剪切滑移性能,开展准静态拉伸-剪切试验研究,得到界面剪应力-位移曲线和CFRP应变分布以及CFRP-混凝土界面的剪切破坏形态;揭示了CFRP-混凝土界面剪切滑移破坏机理;建立了CFRP-混凝土界面精细化有限元分析模型。分析结果表明:在界面剪力作用下,加固试件会发生界面混凝土脆性剪切破坏,CFRP和环氧树脂黏结层则无明显损伤,界面剪切强度由混凝土抗剪强度控制;监测CFRP初始应变分布无法预测破坏面;即使设置非黏结区,混凝土试件端部仍然被拉下三角形块体,其大小受有效黏结区影响;在黏结区与非黏结区交界处,CFRP的应变随荷载呈线性增大;有效黏结长度为粘贴长度的51%;建立的数值计算模型也得到了试验结果的验证。     

纤维薄板与混凝土界面应力场数值分析

对碳纤维薄板增强混凝土三点弯曲缺口试件中薄板与混凝土的界面的应力场进行有限元数值分析,并对界面与缺口端部应力场的关系,以及界面的剥离长度对应力场的影响进行了讨论。分析结果表明,纤维薄板与混凝土的界面存在应力集中现象,当纤维薄板与混凝土结完好时,构件的强度由界面所控制,当界面发生局部剥离破坏时,剥离长度将是影响构件强度的重要因素。     

BFRP与混凝土有效粘结长度的试验

通过27个混凝土与玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)的粘结试件的单剪试验,考察树脂种类、混凝土强度、粘结长度等因素对粘结性能的影响.通过描述粘结界面破坏形态,测量BFRP与混凝土界面的应变分布规律,分析界面粘结应力的分布规律.结果表明,当混凝土强度在C20～C40的强度等级范围内,随着混凝土强度等级的提高,有效粘结长度稍微有所减少,可以确定为80 mm.     

过渡区界面对混凝土劈裂性能的影响的试验与数值模拟

过渡区界面(ITZ)是混凝土三相界面中的最弱界面,对混凝土的强度有重要的影响。在实际中过渡区界面的厚度极薄,很难以实验测得其强度。为了了解它的力学性能对混凝土承载能力的影响,通过对比混凝土劈裂试验与有限元软件ABAQUS中数值模拟的方法,研究了ITZ界面的力学性能对混凝土的劈裂破坏造成的影响。结果表明:混凝土的劈裂强度随着ITZ界面强度的降低而降低;当ITZ界面的强度低于砂浆界面的50%以下时,劈裂强度会出现明显的下降。随着ITZ界面厚度的增加,劈裂强度也随之降低。粗骨料的形状会对承载能力造成影响,形状越不规则的骨料模型其承载能力越强。     

过渡区界面对混凝土劈裂性能影响的试验与数值模拟

过渡区界面(ITZ)是混凝土三相界面中的最弱界面,对混凝土的强度有重要的影响。在实际中过渡区界面的厚度极薄,很难以实验测得其强度。为了了解它的力学性能对混凝土承载能力的影响,通过对比混凝土劈裂试验与有限元软件ABAQUS中数值模拟的方法,研究了ITZ界面的力学性能对混凝土的劈裂破坏造成的影响。结果表明:混凝土的劈裂强度随着ITZ界面强度的降低而降低;当ITZ界面的强度低于砂浆界面的50%以下时,劈裂强度会出现明显的下降。随着ITZ界面厚度的增加,劈裂强度也随之降低。粗骨料的形状会对承载能力造成影响,形状越不规则的骨料模型其承载能力越强。     

钢管混凝土界面抗剪粘结滑移力学性能试验

为探讨钢管混凝土界面抗剪粘结滑移性能,研究钢管混凝土界面应力分布规律,确定界面抗剪粘结应力和粘结滑移本构关系,进行了方、圆钢管混凝土试件的纵向抗剪粘结性能试验研究,试验结果表明:钢管纵向应变沿长度方向基本成呈三角形分布,粘结应力沿钢管混凝土界面均匀分布;方、圆钢管混凝土界面粘结—滑移曲线具有相似的变化规律,圆钢管混凝土界面抗剪粘结强度较方钢管混凝土要大,基于试验结果,提出了平均粘结应力和相对滑移的本构关系。分析比较了钢管混凝土界面粘接性能的主要影响因素,粘结强度受混凝土强度的影响不明显;随混凝土龄期的增大而略有增大;随钢管长径比的增大而增大;随钢管径厚比(宽厚比)的增大而减小。     

方钢管再生混凝土界面粘结性能试验

对8根钢管再生混凝土柱界面粘结性能进行研究,探讨再生骨料取代率及再生混凝土强度对钢管再生混凝土界面粘结性能的影响.结果表明:钢管再生混凝土荷载-滑移曲线大致经历无滑移阶段、应力上升段、应力下降段等3个阶段,不同再生骨料取代率的钢管再生混凝土荷载-滑移曲线具有类似的特征;再生骨料的取代率对钢管与再生混凝土界面粘结强度影响显著,再生骨料取代率越高,界面粘结强度越低;再生混凝土强度对钢管再生混凝土强度有一定影响,随着再生混凝土强度提升,粘结强度逐渐增加,但增幅逐渐降低.     

钢纤维界面粘结强度和体积掺量对混凝土弯曲韧性的影响

研究了平直形、端钩形和哑铃形三种钢纤维与水泥砂浆的界面粘结强度和钢纤维体积掺量对钢纤维增强混凝土采用ASTMCl018韧性指数法得到的弯曲韧性指数的影响规律。试验表明，钢纤维混凝土的弯曲韧性指数、钢纤维与砂浆的界面粘结强度、钢纤维体积掺量之间关系可以用二元线性回归方程表示，钢纤维与水泥砂浆的界面粘结强度和钢纤维体积掺量均是影响钢纤维混凝土弯曲韧性的主要因素。     

钢与混凝土界面的基本物理参数测试

为定量了解组合梁中钢与混凝土界面上粘接力及摩擦系数等基本物理参数的大小,通过一系列试验测试了工程上常用的钢与混凝土界面涂装形式的黏结强度和摩擦系数.设计制作了16组试件测试钢与混凝土之间的抗剪黏结强度,考虑了试件界面尺寸效应、不同界面涂装形式及不同的法向压力的影响;设计制作了6组试件测试不同界面涂装形式下的钢与混凝土界面抗拉黏结强度;设计制作了6组试件测试了不同界面涂装形式下钢与混凝土界面的静、动摩擦系数.研究表明:界面尺寸效应对钢与混凝土界面的强度影响不大;界面涂装形式对界面的黏结强度影响较大,抗剪强度在0.04~0.28 MPa之间,抗拉强度在0.38~0.82 MPa之间,静摩擦系数在0.73~1.06之间,动摩擦系数在0.5~0.74之间;法向压力对界面的剪切黏结强度影响较大,且满足库仑摩擦模型.     

钢-混界面法向粘结强度测定及统计分析

近年来钢管混凝土的径向脱粘(简称"脱粘")问题成为研究人员关注的一个问题。脱粘往往因管内混凝土收缩或外围温度作用导致界面法向拉应力超过粘结强度引起,在实际结构中后者是主因。但目前在研究钢管混凝土脱粘问题时,对钢-混界面法向粘结强度的取值尚缺统一的认识,为此,本研究通过试验测定了钢-混界面的法向粘结强度,研究了混凝土强度等级和养护条件这两个因素的影响,并据此通过统计分析给出了粘结强度的统计量及回归公式。     

混凝土中界面结合及其破坏机理的研究

本文对混凝土中两相界面的结合状态(包括界面的粘结强度和过渡层的强度)及影响界面结合的因素作了分析研究,在此基础上提出加强界面结合的理论依据和措施。同时对单向压缩下界面上的应力进行了理论计算并分析了破坏过程。     

卵石骨料-砂浆界面黏结强度试验方法研究

界面过渡区(简称界面)作为混凝土中的薄弱环节,其黏结强度对混凝土宏观力学性能有较大影响。在已有的混凝土界面试验方法基础上,结合其实际受力情况提出一种原位拉拔试验方法。以卵石骨料为对象,研究了不同粒径(30,50,70,90,110 mm)的卵石埋置于不同强度混凝土浆体中(C15,C20,C25,C35,C40)界面的黏结强度规律。试验结果表明:卵石与浆体之间的黏结强度约为混凝土抗拉强度的1/3;同一混凝土强度下,黏结强度随着骨料粒径增加有所降低;同一骨料粒径下,黏结强度随混凝土强度提高有增加的趋势。提出的试验方法可用于混凝土界面黏结强度的测试,并可为类似复合材料的界面强度试验提供参考。     

钢筋混凝土靶侵彻过程中空腔膨胀响应分区研究

本文以钢筋混凝土动态空腔膨胀理论模型为基础,分析了体积配筋率及混凝土强度对各分区界面速度的影响;提出了侵彻过程中不同速度下,混凝土破裂区、粉碎区区域大小的计算方法,并讨论了配筋率、混凝土强度对各区域大小的影响,得到了侵彻过程中混凝损伤区域的变化规律.利用LS-DYNA有限元软件对钢筋混凝土靶侵彻过程进行了数值模拟,提出以混凝土极限压应变和极限拉应变两阈值为依据,对混凝土靶空腔膨胀响应区域进行识别划分,得到了侵彻过程中混凝土各响应区的区域大小;分析了配筋率、网眼间距等参数对混凝土各响应区域大小的影响.     

不同温度下钢-改性聚氨酯混凝土界面黏结滑移性能试验研究

在钢桥运营过程中,铺装层与桥面板的黏结层常会因车辆碾压、温度等因素的影响而出现脱黏现象。近年来,国内出现一种新型改性聚氨酯混凝土,具有较好的工程适用性,已用于多座钢桥梁铺装工程。为研究该混凝土与钢桥面板的界面黏结性能,设计并制作该改性聚氨酯混凝土与Q345钢的层间复合试件。考虑温度的影响,分别在-10、15、40和60℃下进行斜剪试验。基于数字图像处理技术(DIC)采集试件界面的滑移量和应变,分析试件在不同温度下的破坏形态、界面黏结性能及界面应变分布规律。基于试验结果,建立钢-改性聚氨酯混凝土界面剪切强度、刚度与温度的关系式。研究结果表明：温度对试件界面黏结性能的影响显著,试件的界面剪切强度和刚度随温度升高而降低,而其界面极限滑移量与温度无明显关系,界面应变的绝对值均沿胶层方向从试件混凝土层的加载端到未加载端逐渐减小;随着温度升高,试件由脆性破坏向塑性破坏过渡;据所建立的钢-改性聚氨酯混凝土界面剪切强度、刚度与温度的关系式所得剪切强度、刚度计算结果与试验结果较吻合,可为聚氨酯类混凝土钢桥面铺装工程应用提供参考。     

桩土摩擦粘着特性及分析方法

同一土层的桩侧摩阻力在不同条件下取值会有很大区别,因此有必要对桩侧摩阻力的影响因素进行分析。分析了桩土的摩擦粘着机理,指出影响侧摩阻力的因素主要为桩土界面强度及土层强度,其中桩土界面强度包括界面摩擦力和界面粘着力两部分。根据机理分析提出使用有限元法配合试验结果进行分析应包括两方面的(1)根据试验实测结果通过试算确定侧摩阻力极值由桩土界面强度决定还是由土层强度决定;(2)若侧摩阻力由界面强度决定则根据土层特性进行摩擦系数假定,进而确定界面摩擦力及粘着力。介绍了ADINA建模及计算过程。通过应用一组混凝土短桩的静载试验结果进行计算分析来说明分析过程。     

钢管混凝土界面粘结滑移性能

钢管混凝土界面粘结滑移性能的研究对于完善钢管混凝土设计理论和有限元分析模型具有重要意义。对钢管混凝土界面粘结滑移特点和研究现状进行了阐述,介绍了推出和推离两种试验研究方法以及国内外采用两种方法对钢管混凝土界面粘结强度的试验研究成果,总结比较了混凝土强度、钢管截面形状、钢管内表面状况及钢管混凝土构件受力状态对粘结强度的影响。针对钢管混凝土粘结滑移研究中存在的问题,着重分析了混凝土强度、收缩徐变、温度及构件受力状态等影响,并提出了钢管混凝土界面抗剪粘结力的组成、构件复杂受力状态下粘结性能、粘结滑移本构关系等需进一步研究的内容。     

片材-混凝土界面粘贴性能试验

为了揭示片材加固混凝土结构中片材-混凝土界面剥离破坏机理,通过12对片材粘贴试验,对混凝土强度、混凝土表面处理工艺、粘贴数量及片材种类对粘贴效果的影响进行分析,研究了片材界面粘贴机理及破坏形式,得到片材-混凝土界面粘贴机理的内在规律.研究结果表明:混凝土表面处理对粘贴效果有较大影响;粘贴强度随粘贴纤维层数的增加呈非线性增长;片材强度利用率随粘贴纤维数量的增大有所降低;钢板与纤维相比粘贴效果较差.