玻璃纤维筋的力学性能研究

本文通过对GFRP筋进行基本力学性能试验,测定了GFRP筋的极限抗拉强度,弹性模量,延伸率、应力一应变关系。     

玄武岩织物增强碱激发砂浆高温后抗弯力学性能

对高温处理后的玄武岩织物增强碱激发矿渣粉煤灰砂浆试件进行了三点弯曲试验,并探讨了环氧涂层、基体类型、织物层数对玄武岩织物增强试件耐高温性能的影响.试验结果表明:随着温度升高,由于基体和玄武岩纤维的劣化,玄武岩织物增强碱激发矿渣粉煤灰砂浆试件抗弯承载力近乎呈线性下降,并且破坏模式由多重开裂转变为单一裂缝破坏;经800℃高温处理1 h后,试件的残留抗弯强度仅为1.67 MPa.改性环氧树脂浸渍在600℃以下对抗弯强度有增强作用,超过600℃时,随着环氧树脂的挥发和界面黏结性能下降,环氧浸渍试件的抗弯强度会大幅下降.相比玄武岩织物增强硅酸盐水泥砂浆试件,碱激发砂浆试件表现出更好的耐高温性能,在400℃及以上高温情况下,抗弯强度的降幅更小.织物层数在一定程度上能提高试件高温后的力学性能,但提高作用随温度升高逐渐减弱,当温度到600℃时,增加织物层数对涂覆处理后试件的抗弯承载力几乎没有影响.     

高温后结构钢力学性能试验

为了研究结构钢高温后材料力学性能变化规律,对Q 235结构钢加热至不同高温,再经不同方式冷却后进行了力学性能试验。试验表明:结构钢经不同高温冷却后,有显著热变色反映;高温后的弹性模量、屈服强度、抗拉强度和断后伸长率等力学性能变化程度主要与曾经历的最高温度和冷却方式有关。根据试验结果,编制了高温后钢材热变色图谱,提出了高温后结构钢的屈服强度、抗拉强度计算公式,对高温后弹性模量的取值提出了建议。研究成果可供火灾后钢结构损伤评估和加固分析时参考。     

玻璃纤维和石墨增强PTFE复合材料的力学性能

通过机械混合、冷压和烧结成型制备了不同质量分数(5%～30%)的玻纤和石墨填充聚四氟乙烯(PTFE)复合材料.测试了不同样品的拉伸、冲击和硬度等力学性能,利用扫描电镜对冲击断面形貌进行观察.结果表明:加入玻纤后,拉伸强度、断裂伸长率和冲击强度迅速下降,弹性模量增加,材料呈脆性;材料硬度随玻纤加入量增加而增加,随软质石墨的加入量增加而减小;玻纤改性处理,会提高复合材料硬度;石墨对材料冲击韧性影响较小,少量加入时对拉伸强度影响也较小;质量分数10%的石墨和20%的玻纤填充增强PTFE复合材料的综合力学性能较好.     

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.     

高温下GFRP筋力学性能的试验研究

为了研究高温下纤维增强复合材料(FRP)筋的力学性能,对直径为8mm的玻璃纤维增强复合材料(GFRP)筋进行了高温下的拉伸试验,获得了10 ～ 500℃范围内随着温度升高GFRP筋的极限强度和弹性模量的衰减趋势;并结合材料TG/DSC热学试验结果提出了GFRP筋在高温下的拉伸本构模型.该三参数拉伸本构模型以纤维和树脂的...     

紫外线对玻璃纤维增强复合材料力学性能的老化研究

采用扫描电镜(SEM)、差式扫描量热仪和力学测试方法,研究了紫外线对玻璃纤维增强复合材料力学性能的影响.研究表明,随着紫外线辐射时间的延长,试样的拉伸强度和冲击载荷峰值总体上呈先上升后下降趋势,但冲击性能对紫外线的敏感程度要远低于拉伸性能.通过试样的Tg变化可以证明,短期紫外线辐射会引起试样的后固化,造成Tg及力学性能的上升;而长时间的光老化降解作用会导致大分子链断裂,造成Tg和力学性能的下降.     

合金弹簧钢连铸坯高温力学性能分析

为了时合金弹簧钢高温力学性能进行分析,采用Gleeble1500热模拟试验机测试了典型弹簧钢钢种SUP9、50CrVA、60Si2Mn的高温力学性能,绘制了3个钢种在600～1 350℃区间内的抗拉强度和热塑性曲线.应用扫描电镜对试样断口形貌进行观察,分析了3个钢种在不同温度区间的断裂机理,讨论了钢种成分及夹杂物对高温力学性能的影响.研究发现:SUP9、50CrVA、60Si2Mn存在第Ⅰ脆性区(Tm～1 315℃,Tm～1 281℃,Tm～1 316℃)和第Ⅲ脆性区(600～930℃,650～956℃,600～980℃).前者产生的原因是高温下枝晶间有害元素S、P和O富集形成液膜,后者是由于奥氏体晶界出现铁素体薄膜以及细小AlN的析出.     

龄期对高温后高韧性水泥基复合材料力学性能的影响

研究了不同龄期超高韧性水泥基复合材料(ECC)试件高温后的残余力学性能.将ECC试件养护至不同龄期(1,3,7,28d),然后加热至不同温度(200,400,600和800℃),冷却后测量其力学性能.一般来讲,高温后ECC试件的强度和刚度会随着温度的升高而降低,但是在200℃时却有例外;温度相同时,ECC试件的强度和刚度随龄期的增加而增加,且早龄期时增加得非常快.高温前后ECC的微观结构特征可以通过扫描电子显微镜(SEM)法和压汞(MIP)试验分析,结果很好地解释了不同龄期的ECC试件高温后力学性能的变化.     

冻融循环作用下超高延性纤维增强水泥基复合材料加固力学性能试验研究

为研究冻融循环作用下聚乙烯纤维增强复合基体材料(polyethylene fiber-engineered cementitious composite, PE-ECC)与不同纤维增强复合材料(fiber reinforced polymer/plastFRP)的力学性能及微观结构演化规律,对PE-ECC、PE-ECC-BFRP和PE-ECC-CFRP三种试件进行快速冻融试验。研究试件在不同冻融循环次数下的质量损失率、相对动弹性模量、三点抗弯试验及扫描电镜。试验结果表明：在冻循环150次PE-ECC和普通砂浆混凝土的质量损失率分别为1.67%和13.5%,PE纤维的阻裂作用可以很好约束水泥砂浆的剥落;在PE-ECC水泥纤维基体材料中添加CFRP网格布或BFRP网格布可以提高试件的强度和降低水泥纤维基体材料内部微裂缝的扩展,提高了水泥纤维基体材料的抗冻性能;PE-ECC-BFRP试件和PE-ECC-CFRP试件比PE-ECC试件的最大承载能力分别增大了22.5%、67.3%,最大挠度分别增大了28.2%、76.7%,在冻融循环作用下FRP网格布可以提高PE-ECC的抗弯能力和最大挠曲能力...     

玄武岩纤维混凝土力学性能的研究

研究不同体积掺量的玄武岩纤维对混凝土抗压性能和抗拉性能的影响．根据试验可知,掺量范围内为0-5kg/m2时,随着纤维掺量增加,玄武岩纤维混凝土的抗压强度．KJL先增加后下降的规律,而劈裂强度则不断上升,因此玄武岩纤维的掺入对于混凝土早期强度有一定的提高作用．其中,对28d龄期混凝土试块的抗压强度影响最为显著;当掺量为4kg／m^3时,抗压强度最强,提高了46．3％,随着掺量继续增加,抗压强度呈现下降趋势．试验结果表明,在合理的纤维掺量下,混凝土抗压强度和劈裂强度有明显提高,纤维最优掺量值为4kg／m^3。     

短切玄武岩纤维混凝土的力学性能试验研究

通过力学性能对比试验,研究了短切玄武岩纤维对混凝土试件破坏模式及力学性能的影响. 结果表明,短切玄武岩纤维混凝土的破坏呈明显的延性特征,玄武岩纤维显著提高了混凝土的抗弯拉强度和弯曲韧性,短切玄武岩纤维混凝土试件的弯拉强度较基体混凝土提高了61.4%,其弯曲韧性指数是基体混凝土的5.6倍;同时,玄武岩纤维延缓了混凝土抗压、抗拉强度的发展,短切玄武岩纤维混凝土试件的7天抗压、劈裂抗拉强度分别是其28天强度的78.7%、66.1%,而基体混凝土试件的7天抗压、劈裂抗拉强度分别是其28天强度的92.8%、69.8%.     

玻璃纤维增强聚氯乙烯界面结构优化及性能研究

以两种硅烷偶联剂及成膜剂组成的浸润剂处理玻璃纤维，研究其增强聚氯乙烯复合材料的形态结构和软科学性能。经ＳＥＭ和ＦＴ－ＩＲ的研究结果表明：在浸润剂中添加了成膜剂后，复合材料的界面可以达到良好的结合状态，材料的力学性能也有明显提高。     

玄武岩纤维落叶松集成材胶合工艺

 中国木结构建筑工业的复苏面临很大的压力,其中一个重要难题就是中国缺乏天然优质大径级木材资源。如何利用中国现有劣质材资源,通过一定的技术手段对其进行改进是当前工作的重中之重。本文对聚氨酯胶黏剂制造落叶松集成材/玄武岩纤维增强树脂(BFRP)的胶合工艺技术进行了研究。试验采用竹材作为木材和BFRP的过渡层,同时引入硅烷偶联剂KH550对竹材进行处理,并在偶联剂HMR对竹材和BFRP的处理工艺上进行了进一步的完善。结果表明,径向横拼竹板材两面材性相同,同时成功避免竹节对胶合性能的影响,因此径向横拼竹板材与BFRP和木材的胶合性能最佳;硅烷偶联剂KH550对竹材处理工艺的引入,极大地增强了竹-BFRP的胶合性能。     

玉米秸秆纤维与玄武岩纤维加固水泥土力学性质对比分析

吉林省处于世界"三大黄金玉米带"地域之一,季节性秸秆过剩问题比较突出。为了拓宽其消化渠道,将短切玉米秸秆纤维按不同比例掺入取自长春地区的黄土中,基于无侧限抗压强度试验,探明其对水泥土加固效果的影响规律,通过与玄武岩纤维水泥土试验数据的对比分析,主要研究两种纤维水泥土强度、应力应变关系随纤维掺入比或纤维长度的演化规律,深入分析了界面剪切强度和软弱结构面等对强度的影响。试验结果表明:玉米秸秆纤维和玄武岩纤维均能提高水泥土强度,增强其延性,两种纤维水泥土强度发展规律相似,均呈现先增大后减小的特点;试验条件下,峰值强度、最优纤维掺入比和最佳纤维长度均基本相同。试验表明玉米秸秆纤维替代玄武岩纤维应用于水泥土加固具有一定的可行性,但玉米秸秆纤维的防腐和耐久性问题需进一步深入研究。     

磁化水玄武岩纤维混凝土力学性能试验与分析

以C30混凝土为基准,选择磁场强度为285 m T时,研究分析了不同磁化水水流速度(0.6 m/s、1.2 m/s、2.1 m/s、3.0m/s)和不同玄武岩纤维掺量(1 kg/m~3、1.5 kg/m~3、2 kg/m~3、2.5 kg/m~3)对混凝土抗压、劈拉、抗折和弯曲冲击性能的影响。结果表明,磁化水和玄武岩纤维能显著提高混凝土的抗压、劈拉、抗折和弯曲冲击性能,当磁化水水流速度为2.1 m/s,玄武岩纤维掺量为2.0 kg/m~3时,磁化水玄武岩纤维混凝土各项力学性能达到最优。     

不同配合比下玄武岩纤维水泥砂浆的流动度及力学性能

为研究玄武岩纤维增强水泥砂浆（Basalt Fiber Reinforced Cement Mortar,BFRCM）在不同配合比下的流动度和力学性能,通过改变水灰比、长短纤维混掺比例及添加减水剂来改变配合比,设计了2种纤维长径比、7种玄武岩纤维体积分数、3种水灰比、3种减水剂质量分数共制备了14组BFRCM试样。研究了不同配合比下BFRCM的流动度、抗压强度及抗折强度,通过峰值荷载后BFRCM的荷载-位移曲线的归一化处理量化分析了试样断裂后BFRCM的断裂韧性。结果表明,BFRCM的流动度随着玄武岩纤维体积分数的增加、水灰比的降低、减水剂的减少以及短纤维占比的增加而降低。水灰比的增加对BFRCM的抗压强度影响较小,且会降低其抗折强度。减水剂的应用对BFRCM的抗压、抗折强度存在一定的负面影响。长短玄武岩纤维的混掺能够通过其协同效应有效提升BFRCM的抗压和抗折强度,然而过多的短纤维占比会减弱玄武岩纤维对BFRCM的增强效果。增加玄武岩纤维体积分数、 提高水灰比均能在一定范围内提升BFRCM峰值荷载后的断裂韧性。然而,长短纤维混掺中短纤维占比的增加和减水剂的应用则对BFRCM峰值荷载后的断裂韧性产生负面影响。     

纤维复合材料模具在混凝土浇筑过程中的力学安全性分析

为避免环境对混凝土的腐蚀,常用的保护措施有贴瓷砖、喷涂涂料、保护模板等方法,但这些方法存在施工效果和耐久性差的问题。为此,提出了一种新型的混凝土表面保护方法:将混凝土直接浇筑在玄武岩纤维复合材料(BFRP)模具中,该模具会对混凝土起到保护作用。针对新型的保护方法,利用ANSYS有限元软件模拟仿真混凝土在纤维复合材料模具中的浇筑过程,研究了混凝土温度场分布情况,并对混凝土温度应力作用下玄武岩纤维复合材料模具的力学安全性进行了分析。研究发现:BFRP模具会使最大水化热出现的时间推迟,其最高温度也变大了; BFRP模具与混凝土的温度场变化一致;在BFRP模具的约束下,混凝土的温度应力明显增大,但并没有遭受破坏;另一方面,水化热期间,BFRP模具受到混凝土温度场变化产生的温度应力的作用,但并没有因此而发生破坏、失效。研究结果表明:玄武岩纤维复合材料模具满足力学安全性,对混凝土的工程应用具有较重要的指导意义。     

相容剂对玻纤毡增强聚丙烯复合材料力学性能的影响

利用熔融浸渍法制备了玻纤毡增强聚丙烯复合材料,考查了相容剂马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)含量对玻纤毡增强聚丙烯复合材料力学性能的影响;并使用FTIR、DSC、POM对不同相容剂PP-g-MAH含量下玻纤毡增强聚丙烯复合材料的结晶特点进行了研究。结果表明:树脂基体中含有适量的PP-g-MAH时,玻纤毡增强聚丙烯复合材料强度增加的同时冲击韧性可以得到保持。通过对其基体结晶结构研究发现,适量的PP-g-MAH含量可促使玻纤表面产生适量界面横晶的同时也可使基体主体产生均匀的晶体结构,进而获得适宜的界面结合和基体韧性,平衡强度和韧性之间的矛盾。