表层嵌贴CFRP板条-混凝土界面黏结性能的试验研究

通过34个表层嵌贴CFRP板条的混凝土棱柱试件的单剪试验,考察了混凝土强度、黏结长度、开槽宽度、槽壁厚度等因素作用下表层嵌贴CFRP板条的混凝土试件的破坏形式、黏结承载力和CFRP应变分布等性能,分析了上述因素对CFRP板条-混凝土界面黏结性能的影响.试验结果表明:嵌贴CFRP板条-混凝土间的黏结承载力随混凝土强度增大而提高;在界面极限荷载随黏结长度增加而增大,破坏形式由界面黏结破坏转变为CFRP拉断,未观察到有效黏结长度存在;剥离后黏结界面存在残余摩擦力,并与黏结长度近似线性相关;开槽宽度增大时试件黏结承载力有所提高,但未观察其到对界面黏结行为产生显著影响;槽壁厚度过小时试件黏结承载力下降,并发生界面黏结破坏或槽壁混凝土破坏,槽壁厚度超过40 mm后CFRP-混凝土界面黏结性能趋于稳定.     

温度-盐分-冻融耦合作用下沥青混凝土疲劳寿命研究

为提高寒冷地区沥青路面的疲劳性能,对AC-16型沥青混凝土进行未冻融和冻融条件下的劈裂疲劳试验,得到了其应力疲劳方程.研究了温度、盐分和冻融循环次数耦合作用下,沥青混凝土疲劳寿命的变化规律.研究结果表明:沥青混凝土的疲劳寿命与其劈裂抗拉强度具有明显的相关性,即劈裂抗拉强度越高,疲劳寿命越大.温度、冻融循环和氯盐的侵蚀是影响沥青混凝土疲劳性能的重要因素.在相同的冻融循环温度下,随着冻融循环次数的增加,沥青混凝土疲劳寿命降低;在相同的冻融次数下,随着冻融温度的降低,沥青混凝土疲劳寿命降低.经饱和氯盐溶液冻融的沥青混凝土疲劳寿命明显低于经清水冻融的沥青混凝土疲劳寿命,说明盐分能够加剧沥青混凝土的疲劳破坏.     

考虑海水冻融和侵蚀耦合作用的混凝土Ottosen强度准则

为了有效评估海水冻融和侵蚀耦合作用后混凝土的力学性能,通过试验研究了海水冻融和侵蚀耦合作用下混凝土的力学性能退化规律,并基于连续损伤力学和经典破坏准则模型,建立了考虑混凝土干湿循环次数和海水冻融循环次数的Ottosen四参数强度准则,以及不同的冻融循环次数和海水干湿循环作用后混凝土的弹性模量和泊松比退化模型。分析结果表明:随着冻融循环次数和干湿循环次数的增加,混凝土轴心抗压强度、弹性模量逐渐下降,Ottosen强度准则的拉、压子午线纵坐标绝对值减小,混凝土的抗裂性能降低。     

沥青混合料抗冻融循环性能的试验研究

沥青混凝土路面的冻融破坏是寒区路面早期破坏的主要形式之一。本文以冻融劈裂试验为基础,研究了沥青混合料劈裂抗拉强度随冻融循环次数的变化情况。结果表明,在最初的冻融循环中,沥青混合料的劈裂抗拉强度随着冻融次数增加而明显减小,当达到7次冻融循环之后,混合料的强度趋于稳定。     

海水环境下粉煤灰混凝土的抗冻融性研究

为研究不同类型混凝土在海水中的抗冻性能,笔者利用混凝土快速冻融试验机,对相同水胶比的大掺量粉煤灰混凝土和普通引气混凝土分别在海水中进行了0、100、200、300、400次快速冻融循环试验。测得了冻融循环后粉煤灰混凝土和普通引气混凝土的质量损失、动弹性模量以及单轴抗压强度。根据试验结果,系统地分析了冻融循环次数对两种不同类型混凝土单轴抗压强度的影响。结果表明:随冻融循环次数的增加,两种类型混凝土的单轴强度均逐渐降低,但大掺量粉煤灰混凝土强度降低的程度比普通引气混凝土小,具有更高的抗冻融循环能力。     

表层嵌贴CFRP-混凝土界面粘结性能简化分析

为深入研究表层嵌贴碳纤维增强复合材料(CFRP)加固混凝土结构的界面粘结性能,采用试验与理论分析相结合的方法,分析了混凝土强度、粘结长度和槽边距等因素对界面粘结性能的影响,提出了考虑残余摩擦力的三折线粘结滑移本构模型,并将其简化为无上升段的双折线模型,建立了其界面粘结应力微分方程,通过求解方程得出了解析解的一般形式,推导出界面粘结应力、界面滑移量的分布函数,进而得到了界面粘结承载力的计算公式.最后通过试验对双折线粘结滑移模型进行了验证,并与三折线粘结滑移模型进行了对比分析.研究结果表明:由简化的双折线粘结滑移模型得到的界面粘结行为曲线和基于三折线模型的差异不大,并与试验结果吻合较好;提出的简化分析方法能够较好地描述表层嵌贴CFRP与混凝土的粘结行为.     

冻融损伤对表面防水混凝土渗透性影响研究

对表面防水混凝土和普通混凝土试件进行加速冻融循环试验,在不同循环次数下测定试件的水和氯离子渗透性,旨在研究冻融损伤对表面防水混凝土渗透性影响,为实际工程中表面防水混凝土的结构和耐久性设计提供理论依据。试验结果表明： 表面防水混凝土的水和氯离子渗透量均随着冻融循环次数的增加而增加,但是,对比普通混凝土试件,在相同的冻融循环次数下,表面防水混凝土仍具有较好的抗渗透性能,可以有效降低水和氯离子的侵入量;当冻融循环次数为100次时,水灰比为0.4的普通混凝土试件最大毛细吸水量和氯离子含量分别是表面防水混凝土试件的10.18倍和1.89倍。     

重复荷载作用下CFRP布-混凝土界面黏结-滑移模型

碳纤维增强复合材料(CFRP)布-混凝土界面黏结-滑移关系是进行外贴CFRP布加固混凝土结构受力分析的基础.考虑重复应力水平、混凝土强度、CFRP布与混凝土的宽度比和CFRP布黏结长度的影响,采用梁铰式试件,进行CFRP布-混凝土界面性能试验,研究静力荷载和重复荷载作用下CFRP布-混凝土界面黏结-滑移本构关系.在已有...     

多孔聚氨酯混凝土与沥青混凝土层间粘结试验分析

为了选择多孔聚氨酯混凝土与沥青混凝土层间粘结材料和用量,对双组份聚氨酯混凝土和沥青混凝土的复合试件进行斜剪试验,在高温、低温、冻融循环下,比较聚氨酯、SBS改性沥青、环氧树脂作为层间粘结材料时层间抗剪强度。结果表明:聚氨酯混凝土与沥青混凝土的层间抗剪强度,小于双层沥青混凝土之间的抗剪强度,在沥青混凝土上铺筑多孔聚氨酯混凝土时必须选择合适的层间粘结材料;中温条件下,环氧树脂的层间粘结效果较好,但高温和低温时,聚氨酯更适合作为聚氨酯混凝土与沥青混凝土的粘结材料;冻融循环降低了聚氨酯混凝土与沥青混凝土的粘结性能,在冻融显著地区,应优先选择SBS改性沥青或聚氨酯结合料作为聚氨酯混凝土与沥青混凝土的层间粘结材料。     

表层嵌贴CFRP-混凝土结构的黏结性能研究

为研究嵌贴的CFRP与混凝土间的黏结性能及黏结滑移关系,对22个嵌贴CFRP加固混凝土棱柱体试件进行了单剪拔出试验,考察了混凝土强度、槽宽、槽边距、树脂保护层厚度、及构件截面尺寸等因素对嵌贴CFRP-混凝土界面的黏结承载力、破坏模式、黏结刚度、黏结滑移关系等性能的影响;在试验结果基础上提出了含残余摩擦段的三段式黏结滑移关系模型,进而明确了混凝土强度与槽边距等因素与峰值黏结应力等模型特征参数的相关性,最终在上述工作基础上建立了首次考虑混凝土强度、槽宽、槽边距等多因素影响的黏结滑移关系模型。研究结果表明：所考察的各因素对嵌贴CFRP与混凝土界面的黏结性能及黏结滑移关系存在显著影响;运用最小二乘法得到的含特征参数的黏结滑移关系模型对界面断裂能的预测精度优于现有其他模型;所建立的考虑多因素影响的黏结滑移关系模型预测的峰值黏结剪应力与文献试验实测值的相关系数为0.65,预测精度较高。     

受弯CFRP加固RC梁破坏行为数值模拟及实验验证

准确表征碳纤维增强复合材料(CFRP)加固钢筋混凝土(RC)构件的破坏行为是构建其加固设计理论的基础。采用混凝土塑性损伤模型来描述混凝土的受压和开裂行为,引入粘聚力模型来模拟CFRP与混凝土界面的粘结—滑移关系,应用有限元软件Abaqus建立CFRP加固RC梁的有限元模型,模拟了CFRP加固RC梁在三点弯曲载荷下的准静态破坏行为,并进行了验证实验。数值模拟和采用三维数字图像相关(DIC)方法的测试结果表明,受弯CFRP加固RC梁的准静态破坏过程可划分为:混凝土开裂、受拉钢筋屈服、受拉钢筋硬化、CFRP-混凝土界面局部损伤、CFRP局部剥离、CFRP完全剥离、RC梁残余变形等7个阶段,而且数值模拟与实验结果吻合得较好。     

路用泡沫混凝土微观孔隙结构特性影响研究

泡沫混凝土的物理特性受其微观孔隙结构的影响.该文利用扫描电镜和Image软件对4组冻融循环下泡沫微观孔隙结构进行分析,并使用丢球算法对不同空隙率和孔径泡沫混凝土的微观孔隙进行模拟,研究微观孔隙结构对弹性模量的影响规律.得出以下结论:泡沫混凝土内部微观孔隙结构及内部的连接破坏程度随着冻融温度和循环次数的增加而加剧;慢速冻融时,其内部破坏多为孔壁破坏,循环冻融时,在破坏力积累作用下使其内部连接发生破坏,并形成贯通裂缝;泡沫混凝土中气泡占比约为60％,多为依附于骨架的细小气泡,既能减轻泡沫混凝土的重度,又能保证其强度;泡沫混凝土的弹性模量会伴随空隙率和孔隙直径的增大而减小.     

冻融循环对含盐土层强度参数影响的试验分析

以格尔木含盐土为样品,在室内试验条件下,研究了冻融循环下土体强度参数的变化规律。结果表明,经冻融循环后土体的粘聚力和内摩擦角都随冻融次数的增加而减小,土体微观结构的变化导致了土体强度参数的变化。     

路面水泥混凝土冻融损伤规律及评价指标研究

针对路面水泥混凝土进行室内冻融试验研究,混凝土配合比采用0.40、0.44和0.48等3个水灰比,混凝土含气量控制为1.6％、3.0％、5.0％和7.5％,冻融循环后对混凝土的相对动弹性模量、质量变化率、抗压强度、弯拉强度等指标进行了分析,探讨了强度等级和含气量对混凝土冻融损伤的影响.并对现有冻融评价指标进行修改,建议增加弯拉强度损失率作为路面水泥混凝土冻融评价指标.     

掺沥青路面回收料再生水泥混凝土抗冻性能研究

为研究掺沥青路面回收料(RAP)再生水泥混凝土的抗冻性能,采用慢冻法研究了冻融循环下RAP掺量(20%、30%、40%、50%)和水灰比(0.4、0.5、0.6、0.7)对再生水泥混凝土外观形貌和抗压强度损失率的影响。结果表明：在冻融循环下,掺沥青路面回收料再生水泥混凝土外观形貌表现出表面裂缝出现-裂缝延伸扩展-裂缝遍布表面-表面浆体胀落-试件彻底解体等发展历程。冻融早期再生水泥混凝土的抗压强度损失较为缓慢,随着冻融次数的不断增加,再生水泥混凝土的强度损失速度也随之加快。随着RAP掺量和水灰比增大,再生水泥混凝土抗压强度损失率随之增大,冻胀解体时承受的循环次数随之减小,抗冻性能随之减弱。     

冻融循环对沥青混凝土路面全厚度车辙影响的试验研究

近些年全球气候异常,全国许多地区冻融现象明显.为研究冻融循环对武汉地区沥青混凝土路面的影响程度,分别对经历过0、10、20、40次冻融循环的沥青混凝土试件进行了冻融循环试验研究,主要测定了试件的动弹性模量和质量损失等技术指标.同时对经历过0、10、20、40次冻融循环次数的试件进行全厚度车辙试验,得出动稳定度DS和车辙深度RD随冻融循环次数增加的变化规律.研究结果表明:冻融循环对沥青混凝土路面车辙的影响不容忽视.     

胶层厚度对CFRP板材与混凝土界面黏结性能影响

根据8个单剪试件的试验研究结果,采用有限元通用软件ABAQUS进行了数值模拟,通过分析试件的破坏模式、FRP板应变分布规律和极限承载力的变化情况,考察了胶层厚度对CFRP-混凝土界面黏结强度的影响。研究结果表明:胶层厚度对CFRP-混凝土界面的黏结性能有显著影响,黏结强度随胶层厚度增加而提高,增加到3 mm时达到最大;超过3 mm时,强度等级低的混凝土界面黏结强度随着胶层厚度的增加而减小,而强度等级高的混凝土界面黏结强度随着胶层厚度的增加而继续增大,但增加幅度减小。     

寒冷地区桥面铺装防水体系的研究与应用

针对寒冷地区水泥混凝土桥面上沥青混凝土铺装层早期破坏的现象,如:低温开裂、冻融破坏、桥面防水粘结及界面处理等问题,通过对浇注式沥青混凝土和桥面防水粘结材料以及不同结构组合的研究,探索桥面铺装最佳防水体系组合.     

基于黏弹性本构的CFRP-钢界面应力参数敏感性分析

为研究胶粘剂的黏弹性本构关系和粘贴CFRP加固钢梁各设计参数变化对CFRP-钢界面应力的影响,以改进的Maxwell模型表征胶粘剂的黏弹性本构关系。针对加固梁胶层以剪切变形为主的情况,对胶粘剂黏弹性本构进行简化分析,利用拉普拉斯变换和逆变换的数学方法,给出了改进的Maxwell模型各变量的求解方法,利用有限元软件ABAQUS对典型的粘贴CFRP加固简支钢梁进行有限元分析。分析了界面应力随加载时间的变化规律,详细地讨论CFRP弹性模量变化、CFRP厚度变化、胶层厚度变化和CFRP端部到支座的距离变化对CFRP-钢界面应力的影响。依据敏感性分析的基本原理,从定量分析的角度研究界面应力对各参数的敏感程度。结果表明:胶粘剂黏弹性会导致黏结界面发生应力重分布,界面峰值剪应力和峰值正应力随时间增加而减小;胶层越厚,CFRP越薄,CFRP弹模越小;CFRP离支座越近,黏结界面应力越小;对CFRP端部界面剪应力影响最大的参数为CFRP端部到支座的距离,其敏感度因子为1.359;对CFRP端部界面正应力影响最大的参数为CFRP厚度,其敏感度因子为0.956。     

多孔性基层混合料抗冻融耐久性试验方法

水泥稳定粒料等多孔性基层混合料在多年冻土等冻融循环频繁剧烈的地区应用时,设计中应重视抗冻融耐久性的试验评价,但目前尚无统一的试验方法。以多年冻土地区广泛使用的水泥稳定砂砾基层混合料为对象,通过控制试件湿度,模拟基层实际使用中的最不利湿度状况下的冻融循环试验,分析了冻融循环次数和试件湿度状况对基层混合料耐冻系数的影响。研究得出:模拟混合料使用最不利湿度状况进行冻融试验时,水泥稳定砂砾的耐冻系数随冻融循环次数的增加而不断减小,约8次循环后基本处于稳定状态;湿度对多孔性基层混合料的抗冻融耐久性评价结果有明显影响,不宜直接采用水泥混凝土的饱水冻融试验方法。结果表明:对于多孔性基层混合料的抗冻融耐久性评价,采用控制试件湿度模拟基层的最不利湿度状况进行冻融试验,以10次冻融循环时弯拉强度损失表示的耐冻系数作为评价指标,评价结果稳定,更符合实际使用情况。