导电沥青混凝土发热性能实验研究

为研究导电沥青混凝土发热的影响因素及发热效果,优化沥青混合料配合比,制作导电试块,分析电压和纤维质量分数对试块发热升温的影响,并进行真雪的融化试验.结果表明:电压越高发热升温越高,安全电压12,24和36V均能满足要求;碳纤维质量分数越大升温越高,达到0.23%后温度升高趋于稳定,0.28%时发热升温性能最好;通电24V具有良好的融雪效果,随着通电时间的延长导电沥青混凝土的融雪效率成倍增加,通电20,40和60min时,融雪效率分别提高了50.00%,66.67%和91.67%.     

碳纤维电热线发热规律实验与建模分析

为深入了解碳纤维电热线发热特性,本文针对12k和24k内芯线径的碳纤维电热线进行了电热性能测试,得到不同长度的碳纤维电热线发热规律.研究发现,通断电后,碳纤维电热线表面温度升降速度极快,最高升温速率可达82. 9℃/min,最高降温速率可达80℃/min,保持通电期间,表面温度趋于稳定,且该稳定温度随长度增加而降低.长度从7m增加到12 m后,12k和24k线径碳纤维稳定温度分别从122℃和166℃降至53℃和71℃,且波动值均在±3℃以内.使用COMSOL Multiphysics软件对碳纤维电热线进行模拟分析,模拟的发热规律与实验结果吻合较好,误差在7%以内.研究表明,通电后温度快速升高然后保持恒定是碳纤维电热线的两大特点.碳纤维电热线采暖系统是一种安全稳定的电采暖形式,在煤改电及其他恒温用热中有很广阔的应用前景.     

预埋碳纤维网增强水泥混凝土梁性能试验研究

抗裂与抗折性能对混凝土材料在建筑工程中的广泛应用起着重要的影响.采取预埋碳纤维网的形式对水泥混凝土小梁的性能进行改善,重点分析碳纤维网的密度、层数与预埋位置对小梁性能的影响趋势,得到最佳的增强效果.结果表明:预埋碳纤维网能显著提升混凝土梁的抗折性能.碳纤维网密度60 mm×60 mm时,距混凝土梁上表面100 mm时增...     

超高性能轻型组合桥面UHPC-沥青面层层间黏结性能研究

UHPC下承层与沥青面层牢固黏结对延长桥面使用寿命,避免滑移、脱层等病害十分重要.采用有限元分析和室内试验,研究不同类型黏结剂、环境温度等对UHPC-沥青面层层间黏结性能的影响.复合试件剪切试验和拉拔试验表明:环境温度对UHPC-沥青面层层间强度有较大影响,高温(60℃)下层间黏结强度较常温(20℃)时有显著下降;KD-HYP环氧、202环氧较环氧沥青、壳牌HV、橡胶沥青表现出更佳的黏结性能;环氧沥青高温黏结性能优于壳牌HV、橡胶沥青,但常温下三者无明显差别.洞庭湖二桥有限元仿真计算得出,UHPC-SMA层间最大剪应力在20℃(常温)和60℃(高温)时分别为0.696MPa、0.422MPa,层间最大法向拉应力分别为0.167MPa、0.152MPa.研究表明,洞庭湖二桥在超载、紧急制动及动荷载等最不利荷载组合下,KD-HYP环氧和202环氧能满足常温和高温条件下层间黏结性能要求,并且具有足够的安全储备;而壳牌HV、橡胶沥青和环氧沥青无法满足高温层间黏结性能要求.     

发热电缆除路面冰雪经济性分析

冬季下雪或结冰引发交通事故,对交通造成影响,给人民生活和国民经济造成损失。目前广泛使用的融雪剂化雪法不仅对路面及设施造成损害,而且破坏环境。发热电缆化雪法作为彻底去除路面冰雪的一种方法,值得尝试推广。本文通过对化学融化法与热融化法进行比较,说明了发热电缆法除冰雪的技术经济可行性。     

碳纤维混凝土的导电性及其影响因素分析

以碳纤维作为导电基元材料,并利用羧甲基纤维素钠（CMC）对碳纤维表面进行改性,制备了一种导电性能良好的碳纤维导电混凝土．通过SEM微观测试,评价了所制备的导电混凝土中碳纤维的分散性,并分析了纤维体积掺量、水胶比、养护龄期对碳纤维混凝土导电性能的影响．结果表明,CMC能够明显改善碳纤维在混凝土中的分散性;水胶比和纤维掺量是影响碳纤维混凝土导电性能的主要因素,当混凝土的水胶比为0．6、碳纤维体积率0．62％时,所制备的碳纤维混凝土电阻率小于0．20Ω·m,满足电网工程中接地降阻技术的要求．     

旧桥加宽桥面沥青铺装层体积参数影响因素的试验分析

为保证旧桥加宽后新、旧桥的沥青铺装层具有良好的抗水损害和抗车辙能力,对沥青铺装层混合料体积参数的影响因素进行专门试验研究.以AC-13混合料的3种级配为例,采用室内马歇尔试验和车辙试验方法,对沥青混合料的空隙率、矿料间隙率及沥青饱和度等体积参数的影响因素进行了分析.结果表明:在其他试验条件相同情况下,随着碾压次数的增加,沥青混合料的空隙率和矿料间隙率逐渐减小,而沥青饱和度则不断增大;在相同压实功条件下,当沥青混合料中沥青含量约为4.0％时,车辙试件辙槽两侧沥青混合料的孔隙率与未经车辙试验沥青混合料的孔隙率相差不大;但随着沥青用量的增加,辙槽两侧沥青混合料的空隙率不断减小,且小于未经车辙试验沥青混合料的空隙率.     

碳纤维导电SBS改性沥青混合料性能试验

为了分析导电沥青混凝土的路用性能和融冰效果,将短切聚丙烯腈基碳纤维掺入SBS改性沥青混合料AC-13C中,制备成碳纤维导电改性沥青混合料。选取5种碳纤维掺量分别进行了配合比设计、路用性能和模拟融冰等室内试验。研究结果表明,随着碳纤维掺量的增加,SBS改性沥青混合料的最佳油石比呈线性增加,动稳定度、浸水马歇尔残留稳定度和冻融劈裂强度比呈抛物线关系变化,低温弯拉强度和破坏应变呈"S"形递增关系,而劲度模量呈"Z"形递减关系。说明在SBS改性沥青混合料中掺入适量的碳纤维,因碳纤维的桥接、加筋和增韧作用,可有效提高SBS改性沥青混合料的高温抗车辙、低温抗开裂和抗水损等路用性能,但过多的碳纤维会因分散性差易结团而造成增强效果降低。同时,当碳纤维掺量超过0.3%时,碳纤维在混合料内部相互搭接形成良好的导电网络,且具有良好的融冰效果。总体上,当碳纤维掺量为0.4%时,碳纤维导电SBS改性沥青混合料的各项路用性能、导电性能和融冰效率最佳。     

环氧沥青混凝土桥面铺装力学接触分析

环氧沥青混凝土作为桥面铺装材料,因其强度高,刚度大,高温稳定性等特点,在桥梁铺装中得到广泛应用.但是,对纵坡状态下的环氧沥青混凝土桥面铺装的研究较少,选取5％纵坡的桥面二维结构,建立桥面铺装与车轮荷载的接触体系,对纵坡状态下,环氧沥青混凝土桥面铺装进行有限元分析,对比平坡状态下的接触状况.结果表明:在平坡状态下,环氧沥...     

碳纤维线电热混凝土道面板温升速率影响因素显著性分析

碳纤维线电热混凝土道面板的温升速率与多种因素有关,为了研究"工作电流强度""发热线布置埋深""发热线间距"3个因素对混凝土道面板温升速率影响的显著性,运用ANSYS建模进行试验并获取数据,采用正交法和响应面法进行数据分析,并通过现场试验进行验证。正交法所得埋深的F值为13.634,间距的F值为25.605,工作电流强度的F值为14.431;响应面法所得埋深的P值为0.037 5,间距的P值为0.012 6,工作电流强度的P值为0.015 0。通过分析可以发现3个因素对于混凝土板温升速率的影响都较为显著,且显著性大小顺序为B(碳纤维线间距)C(工作电流强度)A(碳纤维线埋深),由DX软件分析得到温升速率的拟合方程:α=2.73-0.077A-0.099B+0.096C+0.008AB+0.013AC+0.01BC-0.097A2+0.028B2-0.063C2,并由此得到碳纤维发热线间距为80mm,埋深为50~90mm,工作电流强度为0.5~1.0A时,道面板温升速率满足融雪化冰要求。     

CFRP加固初始损伤桥梁构件性能监测试验研究

由于使用过程中的汽车超载作用和环境侵蚀作用导致既有钢筋混凝土桥梁不可避免地发生损伤,引起变形过大和承载力下降从而影响其使用性能,必须采取维修加固措施方可继续服役.本文通过静载试验模拟汽车超载作用,通过恒电流加速锈蚀试验模拟氯盐侵蚀环境下混凝土构件承载力退化,采用CFRP对存在初始损伤的桥梁构件进行了加固,并采用分布式光纤传感技术(BOTDA)监测了构件内部应变,对比分析了加固前后的挠度、裂缝及应变变化情况.试验结果表明,不同的初始损伤对碳纤维加固效果影响不同,引起较大残余变形的超载损伤对加固后桥梁构件的协同工作能力有明显的降低影响.构件内布设传感光纤在超载状况和钢筋锈蚀情况下均可保证稳定、可靠的性能监测,可用于智能桥梁的设计实施和既有桥梁的实时监测.     

焊钉布置对钢-超高性能混凝土组合桥面板收缩效应影响

为探究不同焊钉布置对钢?超高性能混凝土（UHPC）组合桥面板收缩效应的影响规律,进行了常温养护条件下焊钉间距分别为200 mm和300 mm的足尺节段组合桥面板收缩监测试验,并利用有限元分析软件对试验模型进行了收缩模拟,在此基础上开展了不同焊钉间距下组合桥面板收缩效应的参数化分析。试验监测结果表明：试验中UHPC初凝时间约为17 h。钢?UHPC组合桥面板边缘区域UHPC收缩量较中心区域更大,前72 h最大收缩量约为450×10⁶;当焊钉间距从200 mm增加到300 mm后,UHPC受整体约束减弱,其中钢板约束作用下降,最大压应变减小约51.6 %;钢筋约束作用增强,最大压应变值增加约42.9 %。有限元分析表明：UHPC与钢板端部界面处应变差增加20.9 %,滑移最大处焊钉剪应力增加64.7 %。参数化分析可知：当焊钉间距从100 mm增加至400 mm时,跨中UHPC拉应力减小3.7 %;跨中钢板压应力减小17.8 %,钢筋压应力增加86.3 %。以上结果表明焊钉间距增加使钢与UHPC之间组合作用减弱的同时,引起了结构次内力的分布变化,UHPC与钢结构的次内力减小,钢筋承担的约束作用增强,压应力增大。适当地增加焊钉间距可以减小收缩引起UHPC拉应力和钢结构次内力,但需要注意组合作用减弱对力学性能的影响。     

碳纤维带电热地暖性能的足尺试验研究

设计了一套基于碳纤维带电热技术的地暖系统,并对其供暖性能和经济适用性进行了研究.选取一间保温隔热良好的卧室铺设该地暖系统,并预先在地板各层、近地表空间布置多个温度传感器.进行24h供暖试验,通过检测和分析设定位置的温度变化来研究该系统的性能和能耗.结果表明:碳纤维带电热地暖能够将室内温度保持在设定范围内,合理布置碳纤维带可以将各层横向温差控制在3℃以下.通过与传统采暖方式间的造价及运行成本的对比,研究了碳纤维带电热地暖的经济适用性,发现碳纤维带电热地暖具有造价费用低、运行费用适中、总费用低的优势.     

预腐蚀桥梁缆索高强钢丝疲劳试验

为了研究桥梁缆索高强钢丝腐蚀后的疲劳性能,采用酸性盐雾试验制作了6种不同腐蚀程度的钢丝试件共30根,并对这些试件进行了单轴拉伸疲劳试验.分析了腐蚀程度、应力水平对高强钢丝的影响,研究了预腐蚀桥梁缆索高强钢丝的疲劳性能退化规律.试验结果表明:腐蚀使得钢丝的疲劳寿命显著降低,腐蚀下的高强钢丝应力-疲劳寿命曲线仍呈双直线形式,在相同应力幅下,钢丝疲劳寿命对数值随质量损失率线性降低.通过试验数据建立了预腐蚀桥梁缆索高强钢丝的疲劳曲面方程,并给出了不同保证率以及失重率下的钢丝疲劳强度建议值.     

碳纤维加固桥梁结构计算分析

提出了碳纤维布加固混凝土桥梁结构设计计算方法,以指导桥梁结构碳纤维加固设计计算。并分析了桥梁结构其它加固方法的优缺点。     

水泥混凝土桥面铺装层间黏结性能研究

研究了水泥混凝土桥面铺装层间黏结性能随温度的变化规律,同时探究了黏结层的温度性能以及直剪与斜剪剪切强度之间的关系. 对比分析了4种涂膜黏结层（SBS改性沥青、WTR改性沥青、WTR/APAO改性沥青、AMP-100二阶反应型黏结涂料）和3种改性沥青碎石黏结层（SBS改性沥青碎石、WTR改性沥青碎石、WTR/APAO改性沥青碎石）的拉拔及剪切强度差异. 采用回归分析法获得层间强度随温度的变化规律;计算不同温度下层间强度与常温（20 ℃）下层间强度的比值,用于黏结层剪切强度和拉拔强度的温度敏感性对比分析;分析不同温度下斜剪强度与直剪强度的比值关系. 结果表明：层间拉拔强度、层间剪切强度与温度均满足单指数函数关系,拟合优度R2达0.970以上. WTR/APAO改性沥青黏结层及WTR/APAO改性沥青碎石黏结层力学性能优良,在不同温度下的拉拔和剪切强度值均高于同类型黏结层. AMP-100黏结层拉拔和剪切强度对温度的敏感性最低. 建立了20~45 ℃的层间强度比值表,用于层间强度预估. 斜剪强度显著高于直剪强度,同时斜剪强度对温度的敏感性低于直剪强度,当温度处于20~45 ℃时,斜剪强度与直剪强度比值范围为1.165~2.990.     

碳纤维复合材料对高尔夫球杆阻尼性能的影响因素

采用实验室自制的双组分聚氨酯基体树脂与T700碳纤维共聚制备了一系列聚氨酯基碳纤维复合材料薄板,并对其进行了静态和动态热力学性能测试。结果表明:当形变量小于0.5%及形变速率小于0.4%/s时,材料的阻尼性能不发生明显变化;碳纤维取向角度对阻尼性能有明显影响,随取向角度增大,阻尼性能下降。将实验测试结果与理论模型计算结果对比,发现两者基本吻合,为采用聚氨酯基碳纤维复合材料制备高尔夫球杆的计算提供数据参考。     

纤维混凝土组合桥面板裂缝宽度计算方法

为了考虑纤维混凝土中纤维对裂缝的桥接作用并计入其对抑制组合桥面板混凝土裂缝产生与发展的有利作用,提出了一种纤维混凝土开裂后残余应力的计算方法和考虑残余应力的裂缝宽度计算方法。综合考虑影响混凝土开裂后残余应力f_R,1的因素有:纤维屈服应力σ_y、纤维体积率V_f、混凝土抗压强度f_cm、纤维长度l_f、纤维特征参数a,推导了上述因素对影响纤维混凝土开裂后残余应力的相关性。基于35组纤维混凝土梁三点加载缺口梁试验数据进行回归分析,并得到了具有95%保证率的f_R,1计算公式。在欧洲规范混凝土裂缝宽度计算方法的基础上,考虑纤维混凝土开裂后残余应力的贡献,提出了一种组合桥面板负弯矩区裂缝宽度的计算方法。通过一个纤维混凝土组合桥面板负弯矩加载试验对该计算方法进行验证,结果表明,计算得到的开裂后钢筋应力及裂缝宽度与试验结果吻合较好。