浅析碳纤维在混凝土结构加固中的应用

在土木工程中,由于各种原因,经常需要对已有建筑物进行维修、加固。实践证明,应用碳纤维材料对混凝土结构进行加固,是一种有较高技术含量的、全新的建筑结构加固方法。本文通过分析碳纤维在混凝土结构加固中的技术特点及设计原则,针对粘贴碳纤维加固施工工艺进行探讨,并对工程性能进行评价。     

CFS抗剪加固钢筋混凝土梁的耐火性能研究

采用厚型防火涂料对3根碳纤维布抗剪加固钢筋混凝土梁和1根对比梁进行ISO834标准升温条件下的恒载升温耐火性能试验,得到试验梁的测点温度随时间增加的分布关系。分析不同加载方式、剪跨比、加固量和防火保护层厚度对高温下CFRP抗剪加固梁的破坏形态及耐火极限的影响。试验研究表明:剪跨比是高温下影响CFRP抗剪加固梁耐火极限和破坏形态的主要因素;抗剪加固防火涂料的厚度可以提高剪切破坏的耐火极限,但不改变弯曲破坏的耐火极限。编制了设有厚型防火涂料保护的碳纤维抗剪加固混凝土梁的截面温度场计算程序,通过试验结果验证程序的正确性。为全面考虑影响高温下碳纤维抗剪加固钢筋混凝土梁耐火极限的因素提供补充。     

危桥加固中碳纤维布的应用

粘贴碳纤维布对构件进行加固补强,与以往的加大混凝土截面或粘贴钢板相比,具有节省场地,工艺简单,基本不增加结构尺寸及自重,施工质量易保证,耐腐蚀、耐久性强等优点。采用该方法,不但大大提高了建筑物的使用寿命,而且降低了加固成本,既经济、又适用。作为新型补强材料的碳纤维布备受欢迎和关注,广泛应用于各类加固工程实际,以危旧桥加固居多。本文就结合2010年G212线宕昌境内阿坞桥采用碳纤维布加固补强的实践,对其所用材料、施工工艺做以简要介绍。     

碳纤维在某框架结构加固工程中的应用

简要概括运用碳纤维加固结构技术的特点,并针对某多层建筑局部建筑功能改变后,钢筋混凝土框架梁承载力不足的情况,提出粘贴碳纤维加固法对梁进行加固的方案,并简述在施工过程中需要注意的问题及具体的施工步骤,对同类工程问题有一定的借鉴作用。     

聚亮甲酚蓝修饰碳纤维微电极及催化性能研究

用循环伏安法研究了亮甲酚蓝在活化的碳纤维微电极上电聚合成膜的方法和条件,并对该聚合膜修饰电极的电化学性质进行了探讨．该膜修饰的电极对多巴胺和维生素C有较强的催化作用,催化峰电流与底物浓度在一定范围内呈线性关系．并且,在一定的条件下,该膜修饰电极能有效消除多巴胺和维生素C的相互干扰,使多巴胺和维生素C的催化峰电位差达250mV,可用于多巴胺和维生素C的同时测定．用这种微电极对注射液中的多巴胺进行测定,回收率为96．7％～101．3％．该检测过程无需除氧,可望用于活体分析．     

树脂基防隔热一体化热防护复合材料高温性能演变分析

采用溶胶-凝胶-常压干燥的方法,以耐热杂化酚醛树脂(PF)为基体,复合碳纤维编织物(CF)制备树脂基防隔热一体化热防护复合材料(PF/CF-HT01)。利用热分析(TG)、电子万能试验机研究材料热稳定性和高温力学性能,利用氧乙炔装置研究材料耐烧蚀性能,利用扫描电子显微镜(SEM)、X线衍射仪(XRD)研究材料微观结构演变过程。结果表明：空气中树脂基体的初始分解温度为387.3℃,最大分解温度为644.7℃,800℃时残炭率为13.8%;复合材料初始分解温度为405.3℃,800℃时残炭率为42.8%;复合材料常温压缩强度最大为542.6 MPa,经1 000℃原位热处理30和60 s后的最大压缩强度分别为166.2和149.9 MPa。复合材料具有良好的防隔热一体化性能,其线烧蚀率可达0.039 mm/s,单次热考核结束时背温低于100℃、继续热传导后最高背温低于200℃。高温作用下材料快速陶瓷化形成致密的SiO₂和BN瓷化层,赋予材料突出的耐烧蚀抗冲刷性能,而底层仍然保留着多孔结构使得材料保持较好的隔热性能。     

非电极固定单颗粒限域电化学发光成像新策略

单细胞或单颗粒的电化学发光（ECL）成像法在细胞形貌和生物传感分析以及单颗粒表面催化机理方面的研究越来越受到研究者的重视。然而,微米级发光颗粒在电极表面的ECL成像受共反应试剂的传质、共反应试剂自由基寿命和颗粒光屏蔽效应等关键因素的影响尚未深入研究。受荧光成像法的启发,文章提出非电极固定单颗粒限域电化学发光成像新策略,即电极产生的共反应试剂自由基与非电极固定发光单颗粒进行化学反应而产生发光并进行成像。通过单颗粒逼近碳纤维（φ≈7.0μm）超微电极的电化学方法揭示了在扩散层内大粒径磁珠阻碍了电活性物质向电极表面的扩散。通过微米级发光磁珠（MB@SA/biotin-GSK-Ru1）吸附在工作电极表面的“正向”ECL成像法,发现大粒径发光磁珠的ECL强度远小于小颗粒发光磁珠的强度,揭示了磁珠接触电极使电极活性面积减小和磁珠的光屏蔽效应导致ECL强度降低。通过非电极固定单颗粒限域电化学发光成像新方法,发现电化学发光仅发生在共反应试剂自由基扩散层内,ECL强度也受到磁珠光屏蔽效应的影响,但是其光屏蔽效应影响小于“正向”ECL成像法。该研究工作为单颗粒限域电化学发光成像法研究提供了一种可选择的新策...     

基于蒙特卡罗模拟的CFRP缠绕压力容器可靠性分析

对具有多维基本随机变量的碳纤维复合材料(carbon fiber reinforced plastics,CFRP)缠绕压力容器提出一种可靠性分析方法.选取CFRP单向板弹性常数、基本强度、纤维缠绕角和压力容器纵环向层壁厚作为基本设计变量,制备CFRP单向板试件和CFRP缠绕压力容器,并通过大量试验获得各变量的概率统计分布.根据经典层合壳体理论和Tsai-Wu失效准则对CFRP缠绕压力容器进行结构失效演变及应力分析,基于可靠性分析的极限状态方程,完成压力容器失效载荷与失效概率分布以及重要随机变量对失效概率分布影响规律的数值模拟.模拟结果与试验结果基本符合,验证了本文分析方法的准确性.     

碳纤维表面处理及其复合材料界面优化的研究Ⅱ．低温等离子处理对碳纤维表面浸润特性的影响

采用毛吸浸润法，研究了氧等离子及氩等离子处理对聚丙烯腈基碳纤维表面浸润特性的影响。发现了等离子处理可以使碳纤维表面对水的浸润性能大为改善，氧等离子处理效果更为明显。对在碳纤维表面预涂不饱和酸酐，经等离子处理可产生接枝的现象进行了验证，并发现接枝马来酸酐后浸润性能反而比原纤维有所下降。经等离子处理的纤维随其接触空气时间的延续，表面浸润性能不断退化，纤维对水的接触角呈曲折形式逐步增加。     

破片侵彻含内衬碳纤维复合材料圆筒损伤机理

为研究含内衬碳纤维复合材料圆筒在破片侵彻下的损伤机理,基于LS-DYNA有限元仿真软件,采用Chang-Chang损伤准则和Cohesive界面单元,建立了考虑分层损伤的含内衬碳纤维复合材料圆筒在破片侵彻下的数值仿真模型。通过仿真计算破片对碳纤维复合材料圆筒的动态侵彻过程,得到了碳纤维层和金属内衬层的应力云图和损伤结果,研究了含内衬复合材料圆筒在破片侵彻作用下的损伤机理、吸能特性和破片初始速度对复合材料圆筒损伤模式的影响。研究结果表明：含内衬复合材料圆筒的损伤状态包括纤维断裂、层间分层、内衬凹陷、内衬破孔和复合材料层与内衬层分离。当破片速度为300 mm/s时,复合材料层的层间分层损伤程度处于较低状态,内衬层凹陷程度最大并形成破孔,复合材料层和内衬层的分离程度最大,内衬层的吸能比达到最大;当破片速度小于300 mm/s时,破片未完全穿透圆筒,复合材料层和内衬层的损伤程度较低,复合材料吸能比大于内衬层吸能比;当破片速度大于300 mm/s时,复合材料层的损伤模式为剪切冲塞,层间分层面积逐渐增大,内衬层凹陷程度逐渐降低,分离程度逐渐降低,内衬层吸能比降低并稳定在0.53左右。