高模量玄武岩纤维-钢丝复合筋的力学性能

玄武岩纤维筋作为一种耐腐蚀性能优良的新型复合材料筋,因其抗拉弹性模量低以及延性差的不足,限制了它的推广应用.针对此问题,根据复合原理,将钢丝和玄武岩纤维原丝一起拉挤成型,研制出高模量玄武岩纤维-钢丝复合筋.从理论上分析了玄武岩纤维-钢丝复合筋受力机理,并对其进行了单向拉伸试验研究.试验结果表明,掺杂钢丝可以显著提高玄武岩纤维筋的抗拉弹性模量,并改善其延展性;玄武岩纤维-钢丝复合筋应力应变关系曲线具有双线性特征;复合筋抗拉弹性模量与钢丝掺量呈线性关系,掺杂钢丝24%时,复合筋抗拉弹性模量可达76 580 MPa.     

钢-连续纤维复合筋及其增强混凝土结构研究现状

钢-连续纤维复合筋(SFCB)由内芯钢筋与纤维增强复合材料(FRP)外包覆层复合而成,基于钢筋和FRP的优势互补,SFCB具有良好的耐腐蚀性能与稳定的屈服后二次刚度,在新建结构和加固领域具备广泛的应用前景。本文介绍钢与FRP复合的不同产品(筋、板、索等)及其力学性能特征,复合产品的受拉性能可以通过复合法则进行较好的预测,而SFCB的往复拉压性能由于内芯钢筋和外侧FRP相互作用而产生"双向削弱效应"。对SFCB/混凝土界面黏结性能及其增强混凝土梁、板、柱性能的研究进展进行介绍,SFCB/海砂混凝土的短期和长期黏结性能均表现良好,在盐溶液中浸泡6个月后其黏结性能无明显减弱;在相同柱顶侧移下,SFCB增强混凝土柱相对于普通钢筋混凝土(RC)柱的柱底曲率需求较小,结合集束等高效配筋形式可以实现SFCB增强混凝土柱变形能力的进一步有效控制;振动台试验表明:SFCB增强混凝土柱的塑性铰区应变更为均匀,有利于减小结构的震后残余变形。通过梳理SFCB及其增强混凝土结构研究现状,对提升本领域研究水平和促进工程应用推广有一定的参考价值。     

加筋土筋材拉伸力学特性与模型分析

为研究加筋土筋材拉伸力学特性,选取MAC土工格栅、70RE和80RE土工格栅、格宾金属丝以及不同型号和尺寸的格宾网进行拉伸试验,获得这些筋材的主要力学性能指标,探讨筋材受力集中情况以及格宾网伸长率计算方法.并采用标准线性三元件模型、非线性三元件模型和Kawabata改进模型对各种筋材拉伸曲线进行模拟.研究结果表明:MAC土工格栅表现出显著的高强度特性,70RE和80RE土工格栅的破坏模式为多条筋肋同时崩断;格宾金属丝表现为低应变屈服,格宾网的拉伸曲线呈现出锯齿状,且PVC包裹层对其抗拉强度影响不大;格宾网在拉伸荷载作用下能较好地调整网丝的受力状况,不会产生很大的受力集中现象;格宾网的伸长率取决于六边形的形状特点、格宾网丝的截面面积、割线变形模量、破坏强度等;标准线性三元件模型、非线性三元件模型对MAC土工格栅、格宾金属丝和格宾网拉伸曲线模拟效果良好,Kawabata改进模型对MAC土工格栅模拟效果良好.     

湿敏传感特性测试及应用综合装置设计

该实验装置由湿敏传感特性测试、应用实训和供电单元组成,其中应用实训单元包括湿敏信号采集、单片机主控、警示和负载控制等软硬件设计。本设计完成了湿敏传感器、语音模块、闪光蜂鸣器、步进电机、雾化器、电磁水阀等器件的选择;使用软件绘制了样机的3D模型图、CAD图和SCH图,使用KEIL软件编写了实验程序;进行了功能样机分立组件的制作、组装和调试。本设计不仅能完成湿敏传感特性测试实验;还能实现雨滴/空气湿度/土壤湿度传感器经接口电路将采集信息传送给单片机进行处理判读,发出反馈指令进行闪光蜂鸣/语音警示;还能同步打开超声雾化器、电磁水阀和步进电机,进行雾化加湿、滴灌浇水和太阳电池板放平操作展示。     

CFRP-PCPs复合筋混凝土梁延性分析

为了研究CFRP-PCPs复合筋的延性,根据CFRP-PCPs复合筋混凝土梁中各组成材料的力学性能,推出了CFRP-PCPs复合筋混凝土梁曲率延性系数的计算方法。通过5根CFRP-PCPs复合筋混凝土梁在低周反复荷载作用下的抗弯试验得出曲率延性系数计算公式,曲率延性系数计算值和实测值比值的平均值为0.97,计算误差在5%以内,结果显示有良好的适用性。试件PB3的延性系数7.46大于试件PB4的5.97和试件PB6的延性系数7.34表明,张拉控制应力的提高和加大CFRP-PCPs复合筋的截面尺寸对CFRP-PCPs复合筋混凝土梁的延性性能有不利影响。     

测频测周方法集成下高分子湿度传感特性研究

在研制智能化湿度仪的测频测周集成方法基础上,建立传感阻频电路的数学模型,研究湿敏元件的等效电阻和等效电容随湿度变化规律,并指出了获得良好湿敏传感特性的方法。     

高性能纤维增强混凝土与筋材复合体系拉伸性能研究

超高性能混凝土（UHPC）具有优异的抗压强度,而超高延性水泥基复合材料（ECC）具有优良的拉伸应变强化能力,二者均属于高性能纤维增强基材。纤维增强复合材料筋（FRP bar）具有抗拉强度高、密度小、耐腐蚀性能好的优点。高性能基体与高强度筋材的结合使用,有望解决传统钢筋混凝土结构的耐久性问题,同时保证结构体系的承载能力。选取力学性能不同的3种基体（普通混凝土、ECC和UHPC）与2种筋材（钢筋、BFRP筋）,在其材料性能试验基础上,对其组成的6种配筋复合体系进行了轴拉试验。试验结果表明,复合材料的拉伸性能受多种因素的影响。高性能基材可以有效地提升构件强度,但复合体系的变形能力由基材与筋材中应变能力较弱的一方决定;高性能基材所提供的抗拉贡献和应变软化会导致复合体系提前进入破坏状态,反而降低了体系的延性（拉伸变形能力）。初步证明,基于高性能材料的结构构件设计必须综合考虑材料各自的力学性能和材料间相互作用造成的综合影响。     

物料含水率与传感电容映射模型的研究

该文从物料材料的性质、物料与水份占空比以及环境温度等几个方面入手,建立了较精确的物料含水率与传感电容映射模型.     

钢-玄武岩纤维复合筋拉压力学性能试验研究

为了研究钢-玄武岩纤维复合筋的基本力学特性,开展了不同纤维含量钢-玄武岩纤维复合筋的拉伸试验、压缩试验及其机理研究.试验结果表明:纤维含量对筋材强屈比有较大影响,内芯钢筋在屈服前能够较好地与外包纤维共同工作,屈服后与外包纤维产生局部滑移,出现应变滞后现象,卸载后存在内芯钢筋受压与纤维受拉的自平衡现象,且随着塑性变形的增大,卸载刚度逐渐减小;受压荷载主要由内芯钢筋承担,纤维胶层对受压影响较小.针对钢-玄武岩纤维复合筋拉压不对称的特性,提出了钢-玄武岩纤维复合筋骨架曲线与滞回规则,并给出了卸载模量退化系数的建议值,为该类筋材在混凝土结构中的设计及有限元数值模拟提供了理论依据.     

基于预应变的光纤光栅传感头应变传感特性的研究

报道了采用预应变方法制作的一种结构简便而新颖的光纤光栅传感探头的应变响应特性 .该方法能使一根光纤光栅产生两个以上的反射峰 ,因此能解决温度和应变测量时存在的交叉敏感问题 .在测量范围内 ,应变和温度响应曲线具有良好的线性 .光纤光栅的预应变部分和裸光纤部分的应变响应灵敏度分别为 0和 7×10 -4 nm/ με;温度响应灵敏度分别为 5 .32× 10 -2 nm/℃和 1.0 7× 10 -2 nm/℃ .     

碳纤维增强PVC复合材料的制备工艺和力学性能

研究了用模压成型法制备碳纤维增强PVC(CF/PVC)和二维碳纤维平纹布增强PVC(CB/PVC)复合材料,并与原PVC树脂力学性能进行了测试比较。研究结果表明,CB/PVC复合材料的拉伸强度和缺口冲击强度提高,但弯曲强度有所下降;CF/PVC复合材料的拉伸强度、缺口冲击强度和弯曲强度都比原PVC树脂增大约10%;结合其力学破坏形貌照片,分析了碳纤维和PVC树脂相容性与其性能之间的关系。     

纤维增强塑料筋混凝土梁抗弯设计数值分析

为预测纤维增强塑料筋(FRP筋)混凝土梁在受弯工作过程中弯矩和挠度的发展情况,从而为FRP筋混凝土梁的抗弯设计提供依据,采用对构件正截面进行分层的方法,根据极限强度理论、应变协调条件和内力平衡条件,对构件的弯矩-曲率关系和荷载-挠度关系进行了数值计算,并编写计算代码,设计图形用户界面(GUI)。理论计算结果与试验结果的比较说明,采用极限强度理论可以较好地预测FRP筋混凝土梁的极限弯矩,对于FRP筋混凝土梁短期挠度的计算,ACI模型的计算结果过小,Faza&GangaRao模型可以较好地预测构件在正常使用极限状态下的短期挠度,所采用的数值计算方法则可以较好地预测构件在短期荷载作用下的极限挠度。各种挠度计算方法之间的对比表明,所采用的数值计算方法更加适合于FRP筋混凝土梁短期挠度的求解。     

一种新型纤维增强复合材料加筋透水沥青路面

透水沥青路面因其能够快速排水等优点常用于多雨地区城市道路和高速公路的建设。为提升道路结构耐久性,多雨地区通常选择水泥混凝土或无机结合料稳定基层,因而反射裂缝问题普遍存在,路表水沿裂缝持续下渗会造成路基沉降从而破坏整体道路结构。水损害防治是道路质量控制的关键问题,为此本文提出一种新型纤维增强复合材料（fiber reinforced plastic,FRP）加筋透水沥青路面结构,可在不提高配筋率的条件下,极大减小降雨对基层的影响,同时不增加沥青路面车辙等病害风险。为了验证新型路面结构效果,开展了相关的室内实验并修筑了实验路段。在实验路段中,使用了部分FRP智能筋,同时还布设了土壤湿度传感器,以对路面结构长期性能进行监测。结果证明了新型FRP加筋透水沥青路面结构的可行性和效果。     

玻璃纤维增强不饱和聚酯树脂基复合材料的紫外老化性能

针对玻璃纤维增强不饱和聚酯树脂基复合材料(GFRP)紫外老化问题,研究了真空导入成型工艺和手糊工艺制作的GFRP试件的紫外老化性能,分析了2种工艺下GFRP试件紫外老化后的巴氏硬度、弯曲破坏形态以及弯曲强度和弯曲模量演变规律。结果表明:紫外光照射后,GFRP试件被照射表面巴氏硬度与未照射表面相比明显下降;紫外老化后GFRP试件的弯曲破坏过程与未老化试件一致;在紫外老化前期弯曲强度和弯曲模量在波动中有所上升,经过一段时间后开始下降,且手糊工艺的下降较多。最终在老化120 d后,弯曲强度和弯曲模量均大于初始值,但低于在室温下密闭处理120 d后的GFRP试件的弯曲强度和模量。     

张力制度对纤维缠绕炭纤维增强复合材料性能的影响

以NOL环试样的拉伸强度作为考察指标,通过对T700/E-51复合材料的张力制度进行水平设计和性能测试,研究了缠绕工艺中张力制度对炭纤维增强复合材料力学性能的影响。试验结果和方差分析表明:a)张力制度对T700/E～51NOL环试件的拉伸性能有显著影响;b)采用张力递减制度能够提高NOL环试件的拉伸性能;c)为了降低试件性能的变异性,需要从工艺上解决张力递减制度的连续性。     

FRP加固混凝土柱钢筋锈蚀电化学特性

通过外加电流加速试验获得锈蚀钢筋混凝土柱,采用纤维增强聚合物(FRP)全裹方法对其进行加固,然后通过盐溶液干湿交替方法对FRP加固柱进行钢筋锈蚀试验,利用电化学工作站量测FRP加固柱的钢筋半电池电位和线性极化曲线,分析FRP加固柱的钢筋锈蚀电化学特性.试验结果表明:随着干湿交替次数的增加,外粘CFRP和GFRP加固柱的钢筋半电池电位呈先升高后稳定趋势,线性极化电阻呈增大趋势,腐蚀电流密度呈降低趋势;外粘CFRP和GFRP加固法均能在一定程度减缓钢筋混凝土柱的钢筋锈蚀,CFRP延缓钢筋锈蚀效果优于GFRP.     

聚乙烯醇纤维强化水泥基复合材料的抗盐冻性能

通过氯盐环境中的快速冻融试验研究了纤维体积率、冻融循环次数、粉煤灰、硅粉对聚乙烯醇(PVA)纤维水泥基复合材料抗盐冻性能的影响。通过扫描电镜观察内部微观结构随盐冻作用的变化规律、PVA纤维在水泥基体中分布情况和界面结合状况。试验结果表明:PVA纤维的掺入可明显改善水泥基复合材料的抗盐冻性能;PVA纤维在基体中分散性较好,且与水泥基体界面结合状况较好;而粉煤灰、硅粉的掺入未明显改善PVA纤维水泥基复合材料的抗盐冻性能。     

纤维网片复合方式对纤维增强水泥基材料性能的影响

在分析渍浆纤维混凝土(SIFCON)和渍浆网片混凝土(SIMCON)各自优缺点的基础上，研究了不同性质乱向短纤维和定向纤维网片复合及不同性质网片组合方式对纤维增强混凝土性能的影响．实验结果表明：各种纤维体积分数下定向网片与乱向短纤维复合增强混凝土各项性能明显优于单用乱向短钢纤维增强混凝土；当纤维总体积分数为8％时，由2层细孔编织钢丝网和3层细孔玻纤网组合网片型式B(网片体积分数为0．7％)与乱向短纤维(体积分数为7．3％)复合增强混凝土，其抗弯强度、抗剪强度、弯曲韧性(I5)比短切钢纤维增强混凝土(SIFCON)分别提高了45％，25％和46％，从而揭示了高弹模与低弹模纤维复合、乱向纤维与定向纤维网复合，优化纤维分布和取向，使其在材料层次和结构层次协同作用的优势得以发挥，并以较低的成本和较方便的施工工艺制备了高性能纤维增强水泥基复合材料。     

耐烧蚀硅基纤维布增强酚醛树脂复合材料的高温氧化性能与力学性能

针对目前广泛应用的耐烧蚀硅基纤维布增强的复合材料存在的问题,比较了三种不同的硅基纤维布增强酚醛树脂复合材料的高温氧化后的失重率、力学性能和宏观/微观形貌的变化.发现高温氧化后,混编复合材料失重率的变化明显大于单编复合材料失重率的变化;高温氧化后材料的弹性模量随温度升高而减小.在三种硅基纤维布增强的复合耐蚀材料中,单编硅基纤维布增强的复合材料具有更好的抗高温氧化性能.