温差作用下外贴FRP加固混凝土桥梁界面黏结性能研究

对于暴露在强日照或温差较大环境下的纤维增强聚合物(FRP)加固混凝土桥梁结构,黏结界面中会因温差作用产生一定的温度剪切应力,将减弱界面的后续承载能力。为研究温差作用对FRP加固混凝土界面黏结性能的影响,考虑界面滑移,解析推导了温差作用下弹性-软化-脱黏全过程的界面滑移、黏结应力及FRP应力应变的计算公式,结合试验结果和数值模拟验证了解析式的正确性。分析了环境温差和黏结层数对界面黏结性能的影响,揭示了温差作用下界面黏结剪应力以及FRP正应力的变化规律。解析分析结果表明,温度应力会对界面黏结性能产生不利的影响,实例中界面黏结剪应力最大值能够达到FRP加固混凝土界面剪切强度的51%;粘贴FRP用胶粘剂的玻璃化温度T_g是影响界面黏结性能的关键,当温度未进入胶粘剂玻璃化温度转变区前,界面黏结剪应力呈非线性弹性增长阶段,增加黏结层数可提高界面黏结剪应力;在温度进入胶粘剂玻璃化温度转变区域后,界面滑移呈接近线性分布,界面黏结剪应力分布出现下降段,同时界面黏结强度大幅降低。因此,在实际桥梁工程加固中,须充分考虑环境温差变化对加固结构黏结性能的影响,不可盲目增加FRP黏结层数,且应尽可能采取玻璃化转变温度较高的胶粘剂材料。     

沥青混凝土与水泥混凝土界面剪应力分析

在桥面铺装、隧道加铺以及旧水泥混凝土加铺工程中,沥青混凝土与水泥混凝土界面之间黏结性能的好坏直接影响路面的使用性能.采用有限元计算方法,分析了水泥混凝土与沥青混凝土界面之间的剪应力随荷载状况、加铺层厚度变化的影响;并选用3种界面黏结材料进行室内模拟试验研究,得到了其界面之间剪应力的一些变化规律.     

半柔性路面水泥基灌浆材料泌水性能研究

半柔性路面是母体沥青混合料中灌入水泥基灌浆材料而形成的一种刚柔相济的新型路面,水泥基灌浆材料的泌水性能直接影响水泥基材料-沥青结合料接触界面强度的形成。通过研究水胶比、砂胶比、粉煤灰含量、膨胀剂等因素对水泥基灌浆材料泌水率的影响,分析了各因素对水泥基灌浆材料泌水性能的影响规律,并提出各因素推荐掺量及范围,为半柔性路面的研究及技术推广提供试验基础。     

冻融/干湿环境影响下CFRP板-钢界面黏结性能试验

恶劣环境影响下纤维增强复合材料(CFRP)板加固钢结构的黏结界面是薄弱环节.为掌握恶劣环境对加固界面黏结性能的影响程度,制作了干湿、冻融和冻融/干湿交互环境作用的CFRP板-钢双搭接试件,开展了试件的拉伸试验,分析了试件破坏模式、极限承载力、界面剪应力及分布、黏结-滑移关系和界面刚度变化等.结果 表明:多数试件发生CF...     

水泥基修复材料研究发展综述

通过对国内外水泥基修补材料研究进展的综述,探讨未来修补材料的研究方向,并补充修补材料的粘结机理。研究表明:水泥基修补材料起始于20世纪20年代,在美国与日本等国家发展较为迅猛,我国起步较晚,但在聚合物改性水泥基的修补材料研究方面已经取得较为先进的成果;水泥基修补材料主要在普通水泥和超细水泥两类的基础上混合聚合物或者无机纤维等改性,以达到改善修补材料的相容性、可灌入性以及耐久性等性质,满足工程建筑基体中微裂缝的填补工作要求;水泥基修补材料的新老界面结合机理是目前众多专家学者正在研究的一项热门课题,目前我国大多数学者倾向于三阶段机理模型理论。其他理论还需进一步研究。     

纤维单向排布对水泥基材料干燥收缩影响研究

本文通过对单向排布与随机乱向钢纤维增强水泥基材料的干燥收缩试验,测得干燥收缩应变-时间变化曲线,分析了纤维方向对水泥净浆、水泥砂浆以及混凝土干燥收缩变形的影响。结果表明,相较随机乱向钢纤维增强水泥基复合材料,单向钢纤维增强水泥基复合材料干燥收缩应变显著降低。干燥收缩变形速率随着干燥时间增长逐渐减缓。同时,钢纤维单向排布对水泥净浆、水泥砂浆以及混凝土干燥收缩应变的影响依次降低。     

聚丙烯纤维混凝土修补水泥混凝土路面的试验研究

通过聚丙烯纤维混凝土与冻害混凝土的黏结性能试验研究,主要考察了聚丙烯纤维掺量、界面剂类型及冻融循环作用等对聚丙烯纤维与冻害混凝土黏结性能的影响.试验结果表明,冻融循环作用对新混凝土与损伤混凝土黏结性能的损伤程度较大;聚丙烯纤维的加入明显提高了新混凝土与损伤混凝土的黏结劈拉强度及黏结面的抗冻融循环作用的能力;同时,界面剂类型对新混凝土与损伤混凝土的黏结强度有一定的影响,采用混凝土界面剂的试件的黏结劈拉强度及黏结面的抗冻融作用的能力高于采用水泥净浆的试件.     

水泥混凝土路面-环氧沥青超薄罩面层间黏结性能试验研究

水泥混凝土路面加铺环氧沥青混凝土超薄罩面,可在相对较低建设成本下,充分发挥环氧沥青混凝土高性能的优势,解决路面行车舒适性、安全性及耐久性问题,同时可结合水泥混凝土路面长寿命结构特点,建造长寿命高性能路面结构。为评价该路面结构的层间黏结性能,采用环氧沥青、SBS改性沥青作为层间黏结材料,利用自行设计加工的斜剪、拉拔夹具,通过斜剪、拉拔试验,研究了洒布量、试验温度、加载速率、界面浸水及老化等因素对该路面结构层间黏结性能的影响。试验结果表明:(1)浸水损害条件对层间黏结性能的影响十分显著,浸水后环氧沥青剪切、拉拔强度分别下降47.4%,30.7%,而SBS改性沥青下降75.1%,30.3%;(2)SBS改性沥青作为层间黏结材料,老化后的层间黏结性能衰减较为突出,剪切、拉拔强度分别下降23.0%,60.5%;(3)针对该路面结构,环氧沥青黏结材料层间黏结性能显著优于SBS改性沥青。     

聚氨酯增韧环氧树脂(PUEP)裂缝修补材料黏结性能研究

环氧树脂由于其脆性大,导致变形能力不足,聚氨酯的加入可以与环氧树脂形成互穿网络结构,提高环氧树脂变形协调性。为对比研究聚氨酯增韧环氧树脂(PUEP)的黏结性能,同时分析路面不同因素对材料黏结性能的影响,借助界面剪切试验分析不同裂缝宽度、路面服役环境及界面状态对材料黏结性能的影响。结果表明,PUEP具有良好的黏结性能,黏结强度明显高于其他修补材料且材料稳定性较好,抗污耐腐蚀性能较优,PUEP材料能满足各种条件下裂缝修补的黏结性能要求,有效提高了路面裂缝处治的效果。     

纳米和纤维增强水泥基材料耐高温性能及机理研究进展

为提高混凝土的耐高温性能，基于国内外众多学者的试验研究和理论分析，总结了纤维和纳米混凝土的高温劣化机理，并综述了纤维和纳米粒子增强水泥基复合材料耐高温性能的研究进展。分析表明：1)混凝土高温爆裂现象与蒸汽压力机理、热应力机理以及热开裂机理有关；2)混杂纤维可降低基体各部分之间的温差、释放蒸汽压力等，从而有效提高混凝土的结构高温稳定性；3)纳米粒子通过优化微观结构有助于增强水泥基体的耐高温性能；4)纤维和纳米粒子共同作用有助于进一步提高水泥基材料耐高温性能。该结论可为混凝土耐高温性能和高温试验明确研究方向提供参考。     

磷酸盐水泥砂浆修复剂的制备与性能研究

为分析以磷酸盐为基材的水泥砂浆修复材料的性能,对其进行制备并采用硅酸盐与硫铝酸盐为对比修复材料,对不同类型修复材料的扩展度、抗压强度等进行测试,并采用显微镜与PH试纸等方法分别对黏结截面裂缝宽度、黏结性能与渗水性能进行分析。研究结果表明:磷酸盐水泥砂浆修补材料所对应的黏结界面裂缝宽度最小,且黏结强度最大、渗透时间最长,以磷酸盐为基材的水泥快速修补材料具有良好的修复与黏结性能。     

PVA纤维在ECC材料中分散性的定量评价方法

纤维分散性对于纤维增强水泥基复合材料力学性能具有重要影响,由于聚乙烯醇(PVA)纤维与水泥基体的对比度较低,因此评价PVA纤维增强超高韧性水泥基复合材料(PVA-ECC)中纤维的分散性仍是一大难题.针对这一问题,采用荧光显微镜观测PVA-ECC试件的断面,并用CCD照相机采集荧光图像,然后利用数字图像处理和统计方法对纤维分散性进行研究.试验结果表明:纤维识别的准确性得到提高,计算得到的分散系数合理,可用于纤维分散性的评价,该检测方法具有可行性.     

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。     

材料特征对新浇筑混凝土与基体混凝土界面黏结性能的影响

新浇筑混凝土原材料组成及性能特征对新浇筑-基体混凝土界面黏结性能有重要影响，为此，采用自行设计加工的45°Z型斜剪、轴向拉拔夹具，开展新浇筑混凝土-基体混凝土界面剪切试验和钻芯拉拔试验测试，研究了新浇筑混凝土粗集料石粉含量、粗集料最大粒径、单掺钢纤维和聚合物乳液、复掺钢纤维和聚合物对3 d、28 d新浇筑混凝土-基体混凝土界面抗剪强度及90 d界面黏结强度的影响。研究成果表明：粗集料中石粉含量在不超过5%的情况下，有助于改善新浇筑混凝土-基体混凝土界面黏结性能；适当减小新浇筑混凝土中粗集料最大粒径能有效提高新浇筑混凝土-基体混凝土28 d、90 d界面黏结性能；粗集料最大粒径对新浇筑混凝土-基体混凝土界面黏结强度影响依次为：钢纤维混凝土>普通混凝土>钢纤维聚合物混凝土>聚合乳液改性混凝土；在新浇筑混凝土中掺入钢纤维和聚合物乳液有助于改善新浇筑混凝土-基体混凝土界面黏结性能，且钢纤维和聚合物乳液复掺效果优于单掺，新浇筑混凝土-基体混凝土界面黏结性能优劣顺序依次为：钢纤维聚合物混凝土>聚合乳液改性混凝土>钢纤维混凝土>普通混凝土。     

无毒环保溶剂型防水黏结材料的开发及性能研究

根据国内外相关先进技术和水泥混凝土复合式路面的使用环境,立足于防水和黏结功能,开发了专门用于复合式路面铺装的无毒环保溶剂型层间防水黏结材料,并提出了其相应的技术要求。系统研究了无毒环保溶剂型防水黏结材料的防水性能、与水泥混凝土板及沥青混凝土之间的黏结性能和剪切性能,并提出了其施工工艺。研究结果表明,与国内目前同类材料相比,该防水黏结材料不仅防水性能优良,而且组合结构在常温及高温时的黏结性能和抗剪性能突出,为我国今后的复合式路面层间防水技术提供了一条新思路。     

高韧性纤维增强水泥基复合材料与老混凝土的界面直剪试验研究

高韧性纤维增强水泥基复合材料(ECC)具备很好的延展性和微裂缝宽度控制能力,通过ECC与老混凝土之间的界面直剪试验,研究高韧性复合材料与普通混凝土之间的界面黏结性能,为混凝土工程的维修或加固提供试验数据.试验结果表明:随着龄期的增加,ECC抗压强度与抗折强度逐渐提高;随着砂灰比的增加,ECC黏结试件的界面抗剪强度逐渐提...     

纤维增强水泥基复合材料开裂理论模型研究进展

通过汇总和分析大量国内外相关文献,对纤维增强水泥基复合材料开裂模型的发展进行了综述,并采用实测数据对J积分模型进行了检验。结果表明,J积分法的推论与试验测试结果基本一致,其推荐的两个最小性能指标可为高性能纤维增强水泥基复合材料的设计提供有效的指导。在未来的研究过程中还应再建立一个反映裂缝饱和程度的指标,从而在设计阶段就能对多缝开裂进行全面控制。     

NSM CFRP-混凝土界面疲劳黏结性能研究

NSM CFRP加固技术能显著提升混凝土结构的受力性能,已受到桥梁结构加固领域的广泛关注.CFRP与混凝土界面的可靠黏结是充分发挥加固效果的前提,目前针对静载下界面黏结性能的研究相对较多,但关于界面疲劳黏结性能的研究十分有限.为此,开展了疲劳荷载下的单剪拔出试验,通过对黏结界面的疲劳寿命、应力分布、滞回曲线、骨架曲线、...     

界面裂纹扩展与分叉对ECC-混凝土叠层修补体系的影响

采用超强韧性聚丙烯、聚乙烯醇纤维混凝土进行叠层修补体系的理论分析和试验研究.利用材料的韧性及断裂力学中能量释放率的关系对界面裂纹扩展与分叉的发生准则进行解释,描述在工程水泥基复合材料(ECC)修补试验中观察到的界面裂纹扩展和分叉裂纹的独有捕获过程及其产生机理.结果表明:超强韧性纤维混凝土叠层修补体系的承载能力和延性相对于传统混凝土修补体系有明显改善;不同于传统的脱层失效模式或剥落失效模式,当超强韧性聚丙烯纤维混凝土作为叠层修补材料时会产生独特的多重裂纹破坏模式,该特征使其成为路面工程所需要的具有优良耐久性的理想修补材料.     

组成材料对防滑表处系统性能的影响分析

涂料型防滑表面处治系统是高等级道路路面防滑的一项新技术,其性能主要通过抗滑性和粘结性评价。通过摩擦系数试验和拉拔试验,研究该系统的抗滑性和粘结性,分析组成材料对摩擦系数和界面强度的影响。试验结果表明：摩擦系数主要受石料类型的影响,石英砂的摩擦系数最大。界面强度受基面类型和粘结料类型的影响,使用A粘结料时,水泥基面的界面强度高于沥青基面,使用B粘结料时,沥青基面的界面强度高于水泥基面;在沥青基面上,A粘结料的界面强度远小于B粘结料的界面强度,而水泥基面上使用2种粘结料的界面强度相当。