【摘 要】
:
碳纤维增强复合材料因其具有强度高、重量轻、易于施工、耐腐蚀和施工便利等优点被广泛地应用于修复和加固现有抗剪或抗弯能力不足的钢筋混凝土结构。工程实践中最常使用环氧树脂等有机胶粘贴碳纤维布加固混凝土结构,环氧树脂是一种有机高分子材料,具有良好的力学性能,但热稳定性、耐火性能、长期化学稳定等方面表现较差。长期处于高温环境或者酸碱盐等复杂环境下基体温度超过玻璃态转化温度(gT)或受酸碱盐侵蚀后发生分解,导
【基金项目】
:
国家自然科学基金青年科学基金项目(生物质绿色复合材料-混凝土组合结构的力学性能与设计方法研究(51708092)); 黑龙江省科学基金面上项目(混凝土胶凝浆体微结构与其宏观性能的关系研究 E2017003); 中央高校青年教师自主创新基金项目(粉煤灰地聚合物混凝土的制备及性能研究2572018BJ13);
论文部分内容阅读
碳纤维增强复合材料因其具有强度高、重量轻、易于施工、耐腐蚀和施工便利等优点被广泛地应用于修复和加固现有抗剪或抗弯能力不足的钢筋混凝土结构。工程实践中最常使用环氧树脂等有机胶粘贴碳纤维布加固混凝土结构,环氧树脂是一种有机高分子材料,具有良好的力学性能,但热稳定性、耐火性能、长期化学稳定等方面表现较差。长期处于高温环境或者酸碱盐等复杂环境下基体温度超过玻璃态转化温度(gT)或受酸碱盐侵蚀后发生分解,导致其粘结强度等力学性能将会急剧降低。加固效果主要取决于碳纤维布与混凝土界面的粘结性能,界面浸渍胶既是传递碳纤维布应力的关键部位和使碳纤维布与混凝土共同作用的基础,又是加固构件的关键环节。若浸渍胶的粘结性能下降会造成碳纤维布强度的利用率和加固结构整体刚度的降低等问题,导致加固效果下降。这种现象严重影响了碳纤维布加固技术在建筑工程领域里的推广和发展。因此,碳纤维布-混凝土界面力学行为已成为工程加固领域的研究热点。目前粘贴碳纤维布加固混凝土结构所采用环氧树脂的耐酸碱腐蚀、耐高温差,研究人员针对此问题对环氧树脂等有机胶进行改性,改善其耐高温性、增韧等力学性能。本文制备地聚物应用于碳纤维布加固钢筋混凝土梁,以水玻璃为碱激活剂,选择工业废弃物矿渣和粉煤灰为原料制备得到力学性能优异且流动性、凝结时间满足加固条件的地聚物。本文研究内容如下:(1)以地聚物试件7d、28d抗压及抗折强度为评价标准,分别考虑了粉煤灰中矿粉质量分数、水玻璃模数和水胶比,进行了3因素5水平的共25组正交试验。通过极差分析与方差分析,对各因素对力学性能的影响展开分析,得到最佳配合比。利用扫描电镜和X-射线衍射分析等测试手段,研究分析各因素影响下地聚物力学性能、微观结构和物相组成特征。(2)通过双剪试验优选出地聚物的最佳配比。按用水量为矿粉和粉煤灰质量的0.38倍,模数1.2的水玻璃为矿渣粉质量的0.12倍,矿粉与粉煤灰比例为7:3的条件下制备得到地聚物。将碳纤维布浸泡在其中并振捣约20min后可达到与环氧树脂相近的粘结性能。对比不同浸渍胶粘贴碳纤维布的粘结滑移特性得出,地聚物试件具有更大的刚度,即在未达到粘结剪应力峰值前,地聚物试件表现出更大的抗变形能力,研究提出已有模型的修正模型。(3)为考察用地聚物粘贴碳纤维布加固不同预损伤程度的钢筋混凝土梁的受弯和受剪性能,完成了不同碳纤维布粘贴层数加固梁的力学性能试验,得到了加固梁破坏形式、特征荷载、裂缝分布与发展、荷载-挠度曲线等试验数据。加固梁表现出碳纤维布拉伸断裂或剥离的破坏模式。与环氧树脂加固梁对比,地聚物加固梁承载能力和刚度与其相近甚至表现更佳,表明用地聚物应用于碳纤维布加固钢筋混凝土结构是行之有效的。(4)在试验研究和理论分析的基础上,建立了用地聚物粘贴碳纤维布加固的仿真模型,基于所建立模型的理论值与实测值吻合良好。(5)为考察用地聚物作为浸渍胶在工程实践中钢筋混凝土桥梁的粘结加固性能,完成了对实际工程环氧树脂和地聚物加固后静载试验。获得了用不同浸渍胶类型的应变和挠度特征,验证了地聚物加固方法的有效性。
其他文献
橡胶海绵材料,因其低密度、可压缩和可回弹等特性被广泛应用于日常生产和生活中。随着人类社会的快速发展,对多功能橡胶海绵材料的需求不断增加。单一的高弹性能已经不能满足市场对新一代功能橡胶海绵的需求,所以具有多功能特性的橡胶海绵受到了人们的关注。然而,受胶乳海绵成型工艺的限制,现有的胶乳发泡技术已经很难满足和制备出能满足市场需求的多功能性橡胶海绵,因此开发一种适合各类填料填充且操作简单、绿色可持续、工艺
我国是世界上最大的人造板生产和消费国,但目前人造板生产仍以甲醛系胶黏剂为主。国家关于健康中国建设的十四五规划目标和面向人民生命健康的战略布局,对无醛人造板和无醛木材胶黏剂均提出了重大需求。当前用于无醛人造板生产的胶黏剂主要是大豆蛋白基胶黏剂和异氰酸酯基胶黏剂,前者是以榨油豆粕粉为原料制备的生物质基胶黏剂,但其胶合强度、耐水性能、抗霉变性能等不够理想,应用范围较窄;后者则存在成本高、活性大、生产技术
黑龙江省森林面积位居全国第三,其中天然次生林占比达一半以上,这归因于人类早期的盲目采伐。次生林因林分环境较差、生产力低下等特点严重影响了其碳汇功能。天然次生林通过合理的抚育间伐可以提高林分质量,增强固碳能力。因此,黑龙江省次生林抚育间伐管理工作具有十分重要的意义。本文以实测树种和土壤碳含量为基础,研究抚育间伐强度对大兴安岭落叶松-白桦天然次生林森林碳储量的影响,并建立树种碳含量近红外光谱预测模型比
地球冰冻圈构成一个巨大的气候敏感碳储层,不仅以多年冻土土壤碳的形式存在,而且还以甲烷储集层的形式存在于多年冻土及冰盖之下。气候变化威胁着这个庞大的碳库,地球冰冻圈平均每年以8.7万平方公里的速度在缩减。多达80%的北方森林区域位于多年冻土带。在过去的二十年里,火灾每年至少破坏1%的森林面积,且火灾频率有增加的趋势。另外,位于欧亚大陆多年冻土带南缘的西伯利亚东南部地区及中国东北多年冻土区冻土退化剧烈
随着经济的发展,能源危机越发明显。开发可再生清洁绿色能源成为了缓解当下能源危机的一个重要的途径,这就需要高效稳定的储能设备来实现。超级电容器是一种新型的储能设备,它具有充放电速度快、稳定性好、功率密度大等特点。目前,碳材料是应用最为广泛的超级电容器电极材料。碳材料的种类繁多,诸如石墨烯和碳纳米管等,但因为其昂贵的造价和产量低等问题很难实现产业化生产。而生物质资源具有产量丰富、可再生和价格低廉等优点
中枢模式发生器(Central Pattern Generator,CPG)在动物的节律运动中发挥重要作用。CPG对动物的肌肉群产生节律信号输出,控制自身节律运动,从而产生动物运动中的各种步态,其数学机理是输出节律信号的振子的对称耦合性质,反应到模型上,即为对称动力系统的多重周期解,动物步态的转换即是系统模态的交互作用。本文分别建立具有D4和Z4×Z 2李对称性的四足动物CPG时滞模型,探讨了相关
选择性激光烧结(SLS)技术比其他3D技术具有许多优势:无需支撑,未烧结材料可重复使用和回收,零件尺寸精度更高。低成本、低能耗、小变形的环保型SLS材料已成为SLS技术发展的重要方向。目前,国内外SLS材料主要是金属、陶瓷和聚合物,但环境可持续性好、能耗低的生物质复合材料较少。林业和农业废弃物已经开始用于SLS技术,如木材废弃物、竹子废弃物、稻草、稻壳、核桃壳、剑麻纤维、花生壳等。苏丹牧豆树资源丰
自然界林火蔓延肆虐对全世界人民财产和人身安全造成了巨大的损失,森林地表火是林火蔓延过程中破环最强、危险系数最高的林火蔓延方式,森林地表火监测、蔓延及预测模型建立是当前解决森林地表火预测的重要方法之一。由于森林地表火预防预警存在着监测方法落后、机载监测系统不具有森林地表火蔓延轮廓火线定位能力,森林地表火蔓延模型模拟精度不精准、森林地表火预测模型计算量大、预测精度低等问题,导致现阶段森林地表火监测、蔓
木材是森林为人类提供的最重要的财富之一。与世界其他国家和地区森林资源相比,我国森林覆盖率低、分布不均衡,森林可采资源少。随着环保和生态问题不断呈现,以及木材供需矛盾日益加剧,使得合理利用现有的森林资源,提高木材综合利用率成为人们关注的热点问题之一。木材干燥是保障和改善木材品质、减少木材降等损失、提高木材利用率的主要途径和重要环节。然而木材干燥是一具有大滞后、强耦合和时变等特征的非线性过程,而且干燥
刨花板作为人造板三大板种之一,凭借其生产技术含量高、物理结构均匀及加工性能好的优势,在木材加工业中发挥重要的作用。在刨花板生产的过程中,施胶环节是标志刨花板生产技术的重要工序之一,也是影响板材质量的关键。然而,在刨花板施胶的过程中,胶黏剂在施胶管道中受到压力变化会对其产生一定的反作用力,而且传感器灵敏性、电信号传输的稳定性、执行机构的惯性等因素导致系统存在不确定性,因此如何在复杂工况下进行快速精准