寒冷地区树脂沥青的材料设计与性能优化

针对树脂沥青展开了拉拔试验和小梁弯曲试验。采用正交设计和拉拔试验方法对影响树脂沥青性能的沥青含量、固化剂含量、树脂含量、固化时间和固化温度等因素进行了研究,并结合低温小梁弯曲试验确定出最佳的配比、固化时间和固化温度,再加入增韧剂提高树脂沥青的低温性能,从而实现其性能优化。研究表明:对树脂沥青拉拔强度影响程度排名为固化剂用量沥青用量固化时间固化温度,且当采用固化时间为4 h、固化温度为120℃、固化剂用量为20%、沥青用量为30%、增韧剂用量为5%、松节油用量为2%时,能在保证其拉拔强度的同时也有较好的低温性能。     

碳纤维复合材料抗拉性能测试结果的影响因素分析

对碳纤维布及其复合材料进行了抗拉性能测试,分析了影响实验测试值的因素.结果表明:各种缺陷都可能在局部降低复合材料强度;即使很小的弯曲变形都会导致大的局部应力;碳纤维复合材料在静载下对尺寸效应较敏感;树脂的力学性能也会对碳纤维片材的极限抗拉强度产生影响.     

碳纤维复合材料层合板抗弯性能试验研究

对碳纤维复合材料2种铺层的层合板进行了三点弯曲性能试验,分析了实验测试值．结果表明：从单向弯曲试验得到的拉伸强度值,通常高于从标准拉伸试验中得到的拉伸强度值;碳纤维层合板弯曲强度相对误差较小,合理的跨厚比是关键;弯曲试验方法只可用于质量控制,不适于数据设计;弯曲试验方法对其纤维方向与梁轴成0°或90°的层合板较适用．     

混杂纤维片材拉伸性能研究

参考标准GB/T3354-1999测试了由碳纤维、玻璃纤维和尼龙纤维等编织的不同混杂纤维布和增强环氧树脂复合板的拉伸强度、弹性模量和拉伸过程曲线等,分析了混杂比例对干纤维布和纤维增强环氧树脂板拉伸性能的影响。结果表明:与1C1G和2C1G纤维布相比,1C2G单向纤维布呈现出更为理想的分级破坏形式,应力传递更稳定;在碳、玻璃混杂纤维增强环氧树脂板体系中,1C2G复合板延性优越,最大延伸率达1.68%;与碳、玻璃混杂纤维增强环氧树脂板相比,含有尼龙纤维的混杂纤维树脂板在拉伸过程中具有下降段,延性效果改善良好,但抗拉强度偏低;环氧树脂在复合材料中进行应力传递和重分配,有效提高了复合材料的整体受力性能。     

基于BBR试验的纤维沥青低温性能研究

通过SHRP计划中的弯曲蠕变试验(BBR)研究纤维沥青的低温性能,选择纤维掺量为0%、1%、4%、8%,在-18℃和-12℃两种温度下进行BBR试验,分析了纤维掺量对于试验参数(劲度模量和m值)的影响。另外,在4%纤维掺量下选择3 mm、6 mm、10 mm三种不同长度的纤维进行试验,分析了纤维长度对于沥青低温性能的影响。     

玄武岩纤维（BFRP）筋与混凝土粘结性能试验研究

玄武岩纤维筋是一种新型的复合材料,具有强度高、耐腐蚀等特点,用它代替混凝土路面结构中的钢筋,可解决因雨水进入引起的连续配筋混凝土路面钢筋锈蚀问题。玄武岩纤维筋与混凝土的粘结性能,是影响其推广应用的关键技术之一。本文运用18个中心拉拔试件研究了不同螺纹表面玄武岩纤维筋与混凝土之间的粘结性能,试验结果表明：玄武岩纤维筋与混凝土试验粘结强度在11.592～23.578MPa之间,粘结强度随着玄武岩纤维筋表面螺纹深度与螺纹间距的变化而变化;有螺纹玄武岩纤维筋的粘结强度明显高于无螺纹玄武岩纤维筋,玄武岩纤维筋最佳螺纹间距约为筋直径长度的80%,最佳螺纹深度约为直径长度的10%;拉拔试件的破坏形态均为玄武岩纤维筋与混凝土接触面混凝土的剪切破坏而拔出。     

碳纤维筋在危桥加固中的应用

碳纤维筋桥梁加固是一项新的应用外粘高性能碳纤维复合材料增强结构技术,碳纤维筋与高强聚合物砂浆的联合使用充分利用了纤维棒筋的抗拉伸强度、聚合物砂浆的快凝强度和砂浆与钢筋混凝土结构的温缩模量的近似特性,提升钢筋混凝土结构的承载能力,达到维修、加固、利用与修旧翻新的综合作用,提升桥梁加固结构安全领域的技术水平。     

聚酯纤维沥青混凝土动态参数与相位角研究

研究通过动态抗压试验以及间接疲劳试验,即通过相位角的研究,探究了聚酯纤维掺量为0%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%的沥青混凝土动态模量的变化情况,通过分析相位角随试验温度及加载频率的变化情况,进而分析纤维沥青混凝土疲劳性能。研究表明纤维沥青混凝土的动态模量的变化规律与素混凝土类似,当纤维的掺入量为0.2%~0.3%左右时,有利于提高沥青混凝土的动态模量。此外,聚酯纤维的加入不仅可以在低温(-10℃)时提高沥青混凝土的脆性,提高其抗疲劳开裂能力,而且可以在高温(40℃)时提高沥青混凝土的劲度。     

固化剂类型与助剂对桥梁用环氧结构胶湿热老化性能的影响

耐湿热老化性能是结构胶,尤其是桥梁加固用结构胶的重要性能之一。采用两种快速老化试验(80℃水浸7 d和90℃水浸3 d、5 d、7 d),考察了两种类型的固化剂对环氧结构胶耐湿热老化性能的影响,同时考察了分别掺入增韧剂和偶联剂对两类固化剂制备的环氧结构胶耐湿热老化性能的影响。试验结果表明:80℃水浸7 d后,固化剂为聚酰胺类时,不掺助剂的强度保持率为76.91%,掺增韧剂的强度保持率提高了1.27%,掺偶联剂的强度保持率提高了3.28%;固化剂为脂环胺类时,不掺助剂的强度保持率为132.16%,而掺增韧剂的强度保持率降低了6.25%,掺偶联剂的强度保持率降低了13.68%。     

高能球磨对TiC0.5/Cu（Al）复合材料组织和性能的影响

以Ti2AlC和Cu粉作为原料,分别采用滚筒球磨和高能球磨对原料粉进行预混处理,在1 150℃下原位热压反应制备了TiC0.5/Cu（Al）复合材料.实验结果表明,Al从Ti2AlC溶出进入Cu中,Ti2AlC分解并转变成TiC0.5相,然而滚筒球磨制备的复合材料中生成少量AlCu2Ti相.通过对原料粉高能球磨处理,制备后的复合材料AlCu2Ti相消失,细小的TiC0.5颗粒均匀分布于基体中.两种不同方法制备的复合材料的弯曲强度和维氏硬度试验结果表明,高能球磨工艺能提高TiC0.5/Cu（Al）复合材料的弯曲强度,同时维氏硬度略有降低.其中,高能球磨处理后制备的27％ TiC0.5/Cu（Al）复合材料的弯曲强度达到981 MPa,维氏硬度为2.43 GPa.     

形变Cu-10%Cr-3%Ag原位复合材料研究

对形变Cu-10%Cr-3%Ag原位复合材料形貌、强度和导电性进行了研究.用扫描电镜观察发现,Cr相在形变过程中由铸态的树枝晶变形成为纤维,横截面呈弯曲状薄片,形变量越大,纤维越均匀细密.力学性能和电阻率测试结果发现,随形变量增加,强度提高,电阻率增大.中间热处理对强度和导电性均有影响,在形变量一致的情况下,中间热处理温度太高太低都会使得强度和导电性性能降低.随中间热处理温度的升高,电阻率先减小后增加,强度较小地先增加后减小,只经过一次中间热处理的材料在500℃时,性能组合最佳.几个较好的电导率和极限抗拉强度组合为82.8%IACS/791 MPa (Φ1mm、B工艺)、80.6%IACS/809 MPa (Φ1 mm、A工艺)和80.2%IACS/731 MPa(Φ1.29 mm、A工艺),78.4%IACS/950 MPa(Φ1 mm、C工艺).     

表面处理对HDPE/EVA/EG复合材料性能的影响

为了获得热稳定、阻燃和力学性能均较好的复合材料,以高密度聚乙烯/乙烯-醋酸乙烯酯(HDPE/EVA)共混物为基体,可膨胀石墨(EG)作为无卤阻燃剂,通过熔融共混方法制备了HDPE/EVA/EG阻燃复合材料.采用热重分析(TGA)、锥形量热仪、电子扫描电镜(SEM)等方法研究了钛酸酯偶联剂改性前后EG对复合材料的热稳定性能、阻燃性能以及力学性能的影响.研究结果表明, EG能提高聚合物基体材料的热稳定性能和阻燃性能,但力学性能降低;用钛酸酯偶联剂对EG改性后, HDPE/EVA/EG复合材料的断裂伸长率从232.3%提高到315.3%,拉伸强度由9.0 MPa增到了10.0 MPa,冲击强度由88 kJ/m2提高到129 kJ/m2.偶联剂的存在提高了EG与基体间的界面粘结力,使阻燃复合材料的综合力学性能得到改善.      

PCBs粉末改性沥青流变性能及相容性

采用了动态剪切流变仪的温度扫描和频率扫描方法、低温弯曲蠕变劲度试验、离析试验等方法对废旧印刷线路板粉末(Printed circuit boards,PCBs)掺量为0%、6%、12%、18%的沥青试样的高低温流变性能及相容性进行了研究,结果表明:随着PCBs粉末掺量的增加,沥青的复数模量G*有明显增大,相位角小幅降低,车辙因子G*/sinδ得到了提高,60℃零剪切粘度明显提高,高温流变性能得到显著增强;劲度模量S值在增大,蠕变速率m值在减小,沥青的低温抗裂性能变差;PCBs粉末与基质沥青的相容性在逐渐变差,其中6%的最好,12%的次之,并且与6%的接近,18%的最差.     

基于灰关联分析的环氧沥青混合料抗弯拉性能研究

通过对沥青混合料开裂机理的分析,采用能综合反映沥青混合料强度和变形特性的弯曲应变能密度临界值作为环氧沥青混合料抗弯拉性能的评价指标.在M TS810材料试验机上进行不同温度条件下环氧沥青混合料的小梁弯曲试验.采用灰色关联分析法分析了不同温度条件下环氧沥青混合料的弯拉强度、临界弯拉应变及弯曲劲度模量等指标与混合料弯曲应变能密度临界值的相关联程度.研究表明,与弯拉强度、临界弯拉应变相比,弯曲应变能密度临界值能较为科学地评价环氧沥青混合料的抗弯拉性能;弯曲劲度模量与应变能密度临界值指标的关联性较差,因此,弯曲劲度模量作为环氧沥青混合料抗弯拉性能评价指标还有待于进一步研究.     

纤维角度对碳纤维复合材料切削性能的影响分析

针对碳纤维复合材料单层布正交切削建立有限元分析模型,研究不同纤维角度碳纤维复合材料切削加工的表面形貌、切屑形貌和进给切削力,并对纤维角度的影响规律及其形成原因进行分析,分析结果表明:纤维角度为0°的碳纤维复合材料切削加工表面质量最好,纤维角度为90°方向次之,其次为135°,45°方向最差;纤维角度为0°时,其加工切屑为带状或连续带状,45°的切屑主要为小块状,90°的切屑主要为粉末状,135°的切屑主要为稍大的块状;纤维角度在0°~180°范围内,进给力随纤维角度的变化曲线近似为正弦状,在45°附近最大,135°附近最小.     

高掺量橡胶粉改性沥青混合料性能研究

为加强永久性路面建设,提高沥青路面路用性能,延长路面使用寿命。本文对30%掺量橡胶粉改性沥青混合料(ARHM20)进行研究。通过马歇尔试验确定最佳油石比为4.8%,得到马歇尔稳定度为9.61k N,空隙率为3.3%,毛体积密度为2.436g/cm³;通过车辙试验测得动稳定度DS=6683次/mm;通过三点弯曲试验测得最大弯拉应变为4456με,抗弯拉强度为13.45MPa,弯曲模量为3089MPa,满足高速公路使用要求。依托实际工程得出,高掺量橡胶粉改性沥青混合料路用性能良好,研究结果可在行业推广使用。     

TiO_2纳米纤维电极材料的制备及电化学性能

采用静电纺丝技术,以聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)和钛酸四丁酯(TBT)为前驱体制备复合纳米纤维,经250℃预氧化,500℃碳化制得TiO2纳米纤维.通过扫描电镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)进行分析测试表明:原丝表面光滑,直径分布均匀;碳化后纤维表面粗糙,出现明显收缩,纤维中TiO2形成稳定的锐钛矿晶型.对不同钛酸四丁酯(TBT)负载量的TiO2纳米纤维进行电化学性能表征,测试结果表明:在5 mv/s扫速下,CV曲线具有明显的氧化-还原峰;在1.0、2.0 A/g的充放电电流密度下,随负载量的增加,比容量也随之增加,表现出较好的电化学性能.     

形变Cu-10％Cr-3％Ag原位复合材料研究

对形变Cu-10％Cr-3％Ag原位复合材料形貌、强度和导电性进行了研究．用扫描电镜观察发现，Cr相在形变过程中由铸态的树枝晶变形成为纤维，横截面呈弯曲状薄片，形变量越大，纤维越均匀细密．力学性能和电阻率测试结果发现，随形变量增加，强度提高，电阻率增大．中间热处理对强度和导电性均有影响，在形变量一致的情况下，中问热处理温度太高太低都会使得强度和导电性性能降低．随中间热处理温度的升高，电阻率先减小后增加，强度较小地先增加后减小，只经过一次中间热处理的材料在500℃时，性能组合最佳．几个较好的电导率和极限抗拉强度组合为：82．8％IACS／791 MPa（Ф1mm、B工艺）、80，6％IACS／809 MPa（Ф1mm、A工艺）和80．2％IACS／731MPa（Ф1．29mm、A工艺），78．4％IACS／950MPa（Ф1mm、C工艺）．     

硬质沥青高模量混合料研究及应用

为解决重载交通高温条件下路面车辙问题,采用硬质沥青提升路面抗车辙性能,开展硬质沥青高模量混合料设计研究,分别评价沥青混合料动态模量、高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性和抗疲劳性等路用性能,结合实际工程应用和路用性能跟踪观测,深入验证。结果表明:硬质沥青高模量混合料动态模量超过18000MPa,60℃动稳定度达6349次/mm,四点弯曲疲劳寿命(230με)超过90万次,性能显著优于SMA-13,实际工程应用表明该材料具有良好的耐久性。     

后处理温度对聚酰亚胺基摩擦材料性能的影响

以聚酰亚胺树脂为粘结剂,采用热压法并经不同温度后处理制备聚酰亚胺基摩擦复合材料,研究后处理温度（220～ 300℃）对其摩擦磨损性能等的影响.结果表明：采用260～280℃的后处理温度,摩擦材料摩擦磨损性能较好;后处理温度为220℃和300℃时,材料磨损机制为破坏严重的胶合黏着磨损;后处理温度为240～280℃时,材料磨损机制以轻微黏着磨损和磨粒磨损为主.后处理温度低于300℃时,密度、硬度、压缩强度值略有变化,240℃时,密度、硬度有最大值,压缩强度在260℃后处理有最大值.后处理温度为260 ～ 280℃时,聚酰亚胺基摩擦材料具有最佳的综合性能.