混杂纤维增强纸基摩擦材料压缩回弹特性的研究

研究了混杂纤维增强的纸基摩擦材料压缩回弹特性与压缩压力、纤维含量及孔隙率之间的关系。研究结果表明，纸基摩擦材料与多孔固体材料压缩过程相似，不同之处是纸基摩擦材料卸载后又会发生回弹；随着纤维含量的增加，模量降低，压缩率增加，孔隙率基小相同的纸基摩擦材料的叫弹率先增加后减小并出现一个最大值；在组分相同、孔隙率不同的纸基摩擦材料中，孔隙率为45％左右的纸基摩擦材料的模量最高，压缩率最低，回弹率最高。     

汽车用纸基摩擦材料国外研究进展

介绍了汽车用纸基摩擦材料的特点和用途。综述了近20年来国外对于纸基摩擦材料的研究状况。从纤维、粘结剂、摩擦性能调节剂和填料几方面总结了国外纸基摩擦材料配方的发展，同时对国外纸基摩擦材料的制造工艺及发展方向进行了阐述。论述了近年来国外关于孔隙率和压缩变形性能对纸基摩擦材料性能影响的研究情况。     

用于摩托车的纸基摩擦材料

以纸浆纤维为基材,加入适量的合成纤维及无机填料经混合而制成的纸基摩擦材料,可用于摩托车油浸式离合器片。纸基材料在油介质的工况条件下,具有良好的啮合性,即啮合同步时间短,传递扭矩大。国内外现有的摩托车湿式离合器片大多数用软木制品,但随着发动机功率的增加和速度的不断提高,对摩擦材料提出了更苛刻的要求。国外产品一般在实际使用中性能尚能满足使用要求,而国内产品由于软木的质量问题 (未经调质处理) 使其摩擦性能和热稳定性较差,使用寿命短,影响了整机动力性能的提高。而纸基材料却能满足摩托车的要求。     

水镁石纤维对再生基层材料路用性能的影响

为了改善再生基层材料路用性能,选取不同水镁石纤维和水泥的掺量作为关键影响因素,采用无侧限抗压强度试验、间接抗拉强度试验、抗弯拉强度试验和抗压回弹模量试验,评价影响因素对再生基层材料的路用性能影响;采用干缩和温缩性能试验,评价不同水镁石纤维掺量对再生基层材料收缩性能的影响。研究结果表明:增加水镁石纤维和水泥的掺量对再生基层材料各项力学性能有所增强,但水镁石纤维对再生基层材料的不同性能改善略有差异。其中,随着纤维掺量的增加,在掺量小于4%时,再生基层材料的劈裂强度与抗弯拉强度为阶梯式增加;在掺量大于等于4%时,其增长速度相对缓慢。此外,掺入水镁石纤维对再生基层材料的干缩和温缩性能也均有所改善。     

桥墩冲刷破坏纤维水泥基修补材料试验研究

为研究用于混凝土桥墩冲刷破坏的修补材料,采用正交试验法,设计制作纤维水泥基修补材料并进行力学性能研究。在水泥基复合材料中加入pp纤维,采用低水胶比,进行纤维水泥基修补材料试配,将硅灰、粉煤灰、pp纤维和减水剂设为正交因素,根据各因素水平确定正交试验配合比,制备各组配合比试件并测试其抗折强度、抗压强度、耐磨性和抗冲击性,对试验结果进行对比分析。试验结果表明:配制的纤维水泥基修补材料具有优异的力学性能、耐磨性和抗冲击性;纤维和减水剂对修补材料施工性能影响较大;硅灰对修补材料性能有显著影响,增加硅灰掺量会提高力学性能、磨耗性和冲击韧性,但会降低延性指数;增加纤维掺量可以提高延性指数。将该修补材料运用于实际工程中,施工性能良好,修补结构表面无明显开裂、脱落等现象,对于原主体结构具有良好的保护性能。     

基于AASHTO 2002的我国沥青路面设计参数修正

研究了不同季节对交通轴载换算、土基回弹模量的影响以及材料动态参数对路面结构设计的影响,并通过对轴载换算的季节修正,用等效土基回弹模量代替最不利季节土基回弹模量以及用材料动态模量代替静态模量,进行了路面结构设计以及综合结构设计。结果表明,不同季节对交通轴载换算、土基回弹模量存在较大影响,材料动态参数与静态参数差异较大。综合考虑轴载换算的季节修正、土基的等效回弹模量、材料的动态参数,既能满足结构性能要求,又能满足经济性要求。     

聚酯纤维对水泥稳定碎石的强度影响规律研究

为了揭示聚酯纤维水泥稳定碎石的强度特征,通过室内试验研究了纤维含量和龄期对其无侧限抗压强度、劈裂强度和回弹模量的影响规律。结果表明:当聚酯纤维含量为0.7‰时,无侧限抗压强度和劈裂强度均达到最大值,分别为素水泥稳定碎石的1.07倍和1.08倍;无侧限抗压强度和劈裂强度随龄期的延长而增加,且在龄期为14d时增长较为明显;回弹模量随聚酯纤维和龄期的增加而降低,但降低趋势随着纤维含量的增长而渐不明显。     

纸基油介质摩擦材料

在汽车液力自动变速器及液力机械变速器的离合器结构中采用的油介质摩擦材料有:石棉编织品、石棉模制品、半金属型材料、柔性材料、粉末冶金以及纸基等多种材料。这些材料的摩擦性能示于图1。从60年代开始国外轿车自动变速器中前进档离合器片和制动带全部采用纸基摩擦材料。这种材料的最大优点是摩擦系数高,而且动静摩擦系数比较接近,使用寿命长,生产工艺比较简单,成本低     

汽车用少金属制动摩擦材料的研制及其摩擦学性能研究

以改性树脂与丁腈橡胶粉共混物为粘结剂,采用矿物纤维、陶瓷纤维、纤维素纤维和钢纤维等多种增强纤维混杂增强,研制出汽车用少金属制动摩擦材料。用XD—MSM定速摩擦试验机考察了研制的新型制动摩擦材料在不同温度下的摩擦磨损性能,并与同类其他优质产品进行了性能比较;还对样品的磨损表面进行了分析。试验结果表明,所研制的少金属制动摩擦材料在陶瓷纤维含量为8％。总纤维含量为30％时,综合性能最好。与国内外同类优质产品相比,研制的少金属制动摩擦材料的摩擦系数较为平稳、磨损率适中、制动过程中无噪声,抗热衰退性能较好。     

地聚物稳定再生沥青混合料力学性能研究

将地聚物应用于路面冷再生,通过替代常规胶结剂(水泥、沥青、二灰等)对再生沥青路面(RAP)材料进行稳定研究,并对地聚物稳定RAP材料的无侧限抗压强度和模量等力学性能进行研究。研究发现:地聚物作为新型胶结材料可以有效稳定RAP,满足基层强度的要求;地聚物稳定RAP强度不会随着碱液/粉煤灰比率的增加而持续增大,在比率为0.4时达到最大值;稳定后材料的单轴压缩模量与无侧限抗压强度具有很强的线性关系,并且线性关系的拟合趋势线通过原点;不同碱液/粉煤灰比率下的单轴压缩弹性模量与无侧限抗压强度的线性关系也很明显,比例系数可认为基本保持不变;地聚物稳定后的RAP回弹模量较未稳定的RAP有很大提高;回弹模量随围压的增大而增大,是由于稳定再生材料随着约束的增加而变得更致密;材料的偏应力变化比较剧烈,随着材料密度和强度的增加,偏应力对回弹模量的影响变得比较平缓;地聚物稳定RAP材料的回弹模量使用体应力模型和三参数模型进行拟合均有很好的效果,两者拟合效果相近,体应力模型形式更简单,并且使用三参数模型时数据分散度有限,因此推荐使用体应力模型。体应力模型在沥青老化程度较高适合使用,因为此时旧沥青混合料的性质更接近普通集料,使得地聚物稳定材料的剪应力和剪应变较小。     

聚酯纤维对SMA性能影响的研究

纤维复合材料是常用的道路工程材料之一，SMA是通过在沥青混合料中掺入纤维以提高混合料路用性能的一种典型复合材料。本研究以聚酯纤维、玄武岩以及SBS改性沥青作为原材料，对不同纤维掺量下的SMA混合料的路用性能进行试验和分析，利用多重回归分析，预测出了聚酯纤维在SMA中的最佳掺量。     

钢纤维特性对无配筋UHPC矩形梁抗扭性能的影响

钢纤维能明显提升超高性能混凝土(Ultra-high Performance Concrete, UHPC)的抗拉强度与韧性，对UHPC构件的扭转行为有显著影响。为深入研究钢纤维特性对UHPC矩形梁抗扭性能的影响规律，以钢纤维体积掺量、类型、尺寸以及混杂效应等为变化参数，完成了8根UHPC矩形梁(含1根未掺钢纤维的对比梁)的纯扭试验；获得了各试件的纯扭破坏形态、扭矩-扭率曲线、扭矩-应变曲线、裂缝形态等关键数据。结果表明：对比梁为脆性破坏，纤维增强UHPC梁的破坏则是有征兆的；纤维增强UHPC梁的开裂和极限扭矩均明显大于对比梁，最大提升幅度分别达79%和159%；增加钢纤维体积掺量能提高开裂和极限扭矩，且斜裂缝数量更多、宽度更小；掺端钩纤维试件的抗扭承载能力和延性均优于掺圆直纤维试件；钢纤维长径比越大，试件的裂缝分布越密集，极限扭率越大，延性越好；2根混掺纤维试件的开裂和极限扭矩均大于单掺试件，正混杂效应明显；钢纤维类型和尺寸均会影响试件的裂后承载能力，掺长径比65的圆直钢纤维在开裂后迅速达到极限状态，极限与开裂扭矩之比为1.07～1.18，长径比为100时对应的比值为1.46，而掺端钩纤维则为1.34，介于两者之间。最后，提出了UHPC矩形梁开裂和极限扭矩计算公式；并对30根UHPC矩形梁进行了验证，结果表明计算公式精度良好。     

钢纤维特性对UHPC轴拉性能与弯拉性能的影响及对比研究

为定量地研究钢纤维特征参数对超高性能混凝土（Ultra-high Performance Concrete,UHPC）受拉性能的影响规律,现对同一纤维体积掺量（2%）下不同纤维长径比（59~100）、不同纤维类型（端钩型与平直型）及无钢纤维的UHPC试件分别开展了轴拉试验与四点弯拉试验。通过选取拉伸全曲线上的初裂点、峰值点及其他几个特征点,定量地分析了UHPC拉伸过程中的轴拉性能与弯拉性能,并对2种拉伸试验下的初裂强度与峰值强度进行了对比与分析,最后利用ABAQUS软件对2种拉伸全曲线进行了有限元倒推分析。研究结果表明：①随着一定范围内的纤维长径比的增加,与轴拉试验相比,UHPC试件的拉伸强度和拉伸韧性在弯拉试验中提升得更明显;②无论是端钩型还是平直型纤维试件,轴拉应变达到3 000×10^-6时的应力均高于7 MPa,且大弯拉变形状态下的强度均仍为弯拉初裂强度的1.17~2.43倍;③有无钢纤维对UHPC轴拉性能与弯拉性能均具有不同程度的裂后增强效果,其中后者优于前者;④在UHPC结构设计中可用考虑尺寸效应修正后的弯拉初裂强度来估算轴拉初裂强度,且扣除纤维取向的影响后,基于ABAQUS有限元软件倒推输入的三折线轴拉本构与实测的轴拉本构基本相符。     

不同纤维对复合SMA路用性能的影响分析

针对沥青混合料SMA中纤维的类型进行分析,选用玄武岩纤维、路用矿物纤维和木质纤维素,分别从耐热性、吸油性能、纤维分散程度以及储存性能方面来比较其使用性能。通过马歇尔试验确定不同纤维掺量沥青混合料的最优油石比,并成型试件,开展低温弯拉试验。结果表明:应变能相较抗弯拉强度、最大弯拉应变、弯曲劲度模量,与纤维掺量的关系显著,能较好地反映沥青混合料的低温抗裂性能;得到回归应变能与纤维掺量的3次函数关系式,据此得到导函数为零时对应的纤维掺量为最优用量。     

石屑改良膨胀土的物理力学特性研究

基于膨胀土的物理改良方法，研究了石屑作为膨胀土物理改良材料的可行性。对石屑不同掺加量的膨胀土混合料进行颗粒筛分试验、标准击实试验、液塑限试验、无侧限抗压强度试验、CBR试验以及回弹模量试验，研究石屑对膨胀土的活动度、无侧限抗压强度值、CBR值以及回弹模量值等物理力学指标的影响。研究结果表明:掺入石屑后，能有效降低膨胀土的活动度，显著提高无侧限抗压强度、CBR和回弹模量等力学指标；当石屑掺量大于15%时，膨胀土活动度的降低幅度，以及无侧限抗压强度、CBR和回弹模量提高的幅度变小。     

UHPC直剪性能试验与直剪承载力计算方法

针对超高性能混凝土（UHPC）直剪性能研究较为缺乏的现状,开展24个“Z”形UHPC整体浇筑试件和24个“Z”形UHPC平接缝试件（用高压水凿毛先浇界面）的直剪试验,以得到钢纤维特性以及浇筑方式对UHPC （直剪）初裂强度、峰值强度、破坏模式以及直剪承载力的影响;并基于试验结果及UHPC细观本构模型开展了UHPC直剪承载力的理论分析研究。结果表明：无纤维UHPC整体试件和钢纤维掺量未超过3.0%的平接缝试件直剪破坏模式均为脆性破坏,纤维掺量达到2.5%的整体试件具备剪切延性破坏的特征;纤维掺量达到2.5%的平接缝试件界面处新老UHPC结合紧密;整体界面和平接缝界面直剪的初裂强度与峰值强度均随纤维掺量增加而显著增加,且峰值强度随纤维掺量几乎呈线性变化;纤维形状与长径比对整体界面初裂强度和峰值强度的影响不大,对平接缝界面则长纤维优于短纤维,异形纤维优于平直形纤维;整体界面和平接缝界面直剪的峰裂比（峰值强度与初裂强度之比）为103.5%~166.7%,整体界面峰裂比均显著大于纤维掺量相同的平接缝界面,2种界面的峰裂比均随钢纤维掺量增加而增加。建立了平接缝界面与整体界面直剪峰值强度之比η（简称直剪强度比）与纤维特征参数λ_f之间的高精度拟合公式。此外,还分别提出了高精度的UHPC整体界面和平接缝界面的直剪承载力计算公式。     

UHPC中钢纤维的应用研究进展

钢纤维是超高性能混凝土（UHPC）的主要增强纤维，其在提升UHPC力学性能方面较其他纤维更好。为进一步促进钢纤维对UHPC性能的优化，加速UHPC在工程领域的推广和应用，从钢纤维的取向与分布、形状特征、掺量、改性及与其他纤维的混杂等方面出发，对UHPC中钢纤维研究的一些重要成果进行介绍和评述。结果表明：①关于钢纤维顺向及乱向分布下的力学模型、纤维取向的无损检测技术及其流变控制技术有待进一步研究；②关于钢纤维形状-加载速率对基体力学性能的耦合作用、UHPC中不同掺量骨料及其粒径与钢纤维长径比之间的匹配关系及一定纤维掺量和性能前提下，纤维长径比对该性能提升的临界点等方面还有待进一步研究；③关于纤维改性过程中的成本、改性程度控制阈值及其可能带来的副作用还有待于进一步探索；④发展有效、合理的数值方法来预测钢纤维UHPC的断裂行为等仍处于探索阶段，具有较高的研究价值；⑤钢纤维的研究主要注重于单一因素对不同性能的影响，建议按UHPC工程实际情况、性能需求、现场环境及成本划分权重，开展基于权重的纤维特性及掺量的研究；⑥关于钢-合成纤维混杂后其协同作用的定量描述、高强基体与柔性纤维的匹配问题以及基于多种不同尺度和不同性能耦合的混杂纤维组合的研究具有良好的研究价值。     

钢纤维对超高性能混凝土施工及力学性能的影响研究

为探讨不同钢纤维掺量、长径比及形状对超高性能混凝土的施工及力学性能的影响,首先通过室内试验设计并制备了10组不同钢纤维的超高性能混凝土试件,然后分别对各试件依次进行扩展度、抗压强度及抗折强度测试,得出以下结论:①随着钢纤维掺量的增大,超高性能混凝土的扩展度逐渐减小,抗压强度则逐渐增大,而抗折强度呈先增后减变化;②随着长径比的增大,超高性能混凝土的扩张度逐渐减小,抗压强度和抗折强度则逐渐增大;③钢纤维形状对超高性能混凝土的扩展度、抗折强度和抗折强度均有一定的影响。因此,在工程应用中需根据实际施工需求选择合适的钢纤维掺量、长径比及钢纤维形状。     

橡胶混凝土的力学特性试验研究

为探讨混凝土在掺入不同橡胶粒径及掺量下的力学性能,以橡胶颗粒等体积取代C25混凝土内的细骨料,制成三种不同颗粒粒径的橡胶混凝土,并分别对其抗压强度、抗折强度、轴心抗压强度、劈裂抗拉强度以及拉压比进行试验研究。结果表明:橡胶混凝土的抗压强度、抗折强度、轴心抗压强度及劈裂抗拉强度的变化均随着橡胶颗粒掺量的增加呈不同程度的减小,其中抗压强度的减小程度尤为明显;三种橡胶颗粒混凝土的拉压比变化均随着橡胶颗粒掺量的增加呈非线性变化,但拉压比有所增大;在混凝土路面中掺入适量的橡胶颗粒,能有效增强其韧性。