玄武岩纤维片材和碳纤维片材高温后拉伸性能比较

对未经环氧树脂浸渍以及经环氧树脂充分浸渍的单向玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)片材和碳纤维增强复合材料(CFRP)片材进行了高温后拉伸性能试验。试验结果表明,常温下和高温后BFRP片材的拉伸强度和拉伸模量均远远小于CFRP片材,但伸长率一般高于CFRP片材;常温下,环氧树脂的存在能够显著提高FRP片材的拉伸强度,但高温处理后,环氧树脂的作用不明显,尤其对于CFRP片材;浸渍环氧树脂的CFRP片材和BFRP片材的拉伸强度随温度的变化规律基本一致,均呈现出先降后升再降的趋势,并在150℃左右时取得最大;浸渍和未浸渍环氧树脂的FRP片材在经历300～400℃高温处理后强度均出现急剧下降;当处理温度大于200℃时,处理时间越长,FRP片材的拉伸强度和拉伸模量下降越多。     

高温中植筋胶拉伸抗剪强度试验研究

为了研究高温中植筋胶的拉伸抗剪强度,进行了57个植筋试件在不同温度下的拉拔试验。试验温度共11个,温度范围为25～350℃。采用电炉加热升温,当到达设定温度后立即进行拉拔实验,每个温度下做5组试件。试验中量测电炉温度,植筋试件温度,植筋滑移和拉拔力。试验结果表明:随着温度升高,植筋胶的拉伸抗剪强度显著下降,当温度高于350℃后,植筋胶基本丧失承载力,约为常温下的4%左右。     

BFRP约束损伤混凝土棱柱体轴压力学性能研究

为研究玄武岩纤维增强复合材料(Basalt Fiber Reinforced Polymer, BFRP)约束有初始损伤的混凝土棱柱体的轴压力学性能,对37个边长150 mm、高300 mm的混凝土棱柱体进行了轴压试验,其中包括34个BFRP约束混凝土试件和3个素混凝土试件,试验变量为BFRP层数(1、2、3、4和6层)和初始损伤程度(轻微、中等和严重损伤),试验结果表明：BFRP约束棱柱体的抗压强度和轴向变形能力随FRP约束层数的增加而提高,特别对变形能力的提高更为明显;初始损伤程度对BFRP约束试件的峰值点以及极限点的强度影响较明显,但对极限应变影响较小;当BFRP层数为2层及以下时,BFRP约束棱柱体的应力—应变曲线有明显软化段,当BFRP层数为4层及以上时,应力—应变曲线开始有明显强化段。基于试验结果,提出了考虑初始损伤影响的BFRP约束混凝土棱柱体的强度模型和应变模型,并分别给出了弱约束和强约束下的应力—应变关系模型,模型预测结果与试验结果吻合良好。     

FRP复合锚固技术试验研究

经外粘纤维增强聚合物(FRP)片材进行抗弯加固的钢筋混凝土梁,除发生正截面破坏外,经常会出现早期的剥离破坏,导致纤维的抗拉强度不能有效利用甚至使加固失效。本文提出一种新型的用于阻止剥离破坏发生的FRP复合锚固技术。该技术改良了机械锚固系统,通过钢片和螺杆实现了对纤维片材的锚固。通过11根抗弯加固梁的试验,主要研究了FRP复合锚固技术的有效性以及其对FRP应变分布和界面剪应力分布的影响。研究结果表明,该技术可以有效防止早期剥离破坏的发生,显著提高FRP片材的强度利用率,明显增强FRP片材与钢筋混凝土构件之间的界面粘结强度,具有良好的工程应用前景。     

高温后足尺有粘结预应力混凝土梁板力学性能研究

针对足尺有粘结预应力混凝土梁板高温后的抗弯承栽力开展了非线性计算分析。结果表明,综合配筋指标、有效预应力对高温后极限弯矩与常温下极限弯矩比值M_u~A/M_u的影响不大,预应力度和预应力筋的保护层厚度对M_u~A/M_u影响显著。高宽比近似相同的有粘结预应力混凝土梁,当第一排钢筋的保护层厚度相同时,受火时间为3 h,高度为700 mm的梁高温后截面承栽力下降幅度最大约为30%,高度为4500 mm的梁高温后截面承栽力下降幅度不到10%,高温后大尺度梁的力学性能优于小尺度梁。给出了考虑预应力筋保护层厚度和预应力度影响的有粘结预应力混凝土板M_u~A/M_u的计算公式,以及综合考虑预应力筋、非预应力筋合力点到梁底距离和预应力筋梁侧保护层厚度影响的有粘结预应力混凝土梁M_u~A/M_u的计算公式。     

高温加热后轻骨料混凝土力学性能实验研究

本文通过对陶粒轻骨料混凝土试块进行不同温度水平的加热,待自然冷却后进行相应的加载试验,研究其抗压强度和弹性模量等力学性能参数随加热温度水平的变化规律,并与普通混凝土进行理论对比。为避免试块高温爆裂,按不同温度水平对试块分批进行阶梯升温,当试块内外温度相同后恒温保持半小时,打开炉门使试块在炉内自然冷却到常温状态,然后进行相应加载试验。试验结果表明:随加热温度的升高,陶粒混凝土棱柱体抗压强度的下降幅度大于立方体抗压强度;初始弹性模量与峰值变形模量随温度变化的拟合曲线基本接近。与普通混凝土相比,不论是立方体还是棱柱体试块,陶粒混凝土的残余抗压强度均高于普通混凝土;弹性模量随温度的下降幅度也小于普通混凝土。研究表明:如能有效解决在高温加热过程中的爆裂,陶粒轻骨料混凝土的潜在抗高温性能将明显优于普通混凝土。     

控轧控冷型Q550高强钢高温后的力学性能试验研究∗

通过升温、降温及冷却后的常温静力拉伸试验,对控轧控冷型(TMCP)Q550高强钢高温后的力学性能展开试验研究,得到了经历200～900℃之间9个不同的过火温度及自然冷却与浸水冷却两种冷却方式后,钢材的表观特征、应力-应变关系与基本力学性能参数,包括弹性模量、屈服强度、抗拉强度及断后伸长率。结果表明,过火温度及冷却方式对TMCP型Q550钢材弹性模量的影响较小;过火温度超过600℃时,钢材高温后的屈服强度和抗拉强度开始折减;过火温度达到700℃后,钢材的应力-应变曲线皆无屈服平台,不同冷却方式的结果开始呈现差异:随过火温度升高,自然冷却后钢材的强度减小而断后伸长率增大,浸水冷却则相反,且二者差异愈加明显。将试验结果与文献结果对比,发现当过火温度超过700℃时,TMCP型Q550高强钢高温后的力学性能与调质型(QT)Q550高强钢存在差异,在经历较高的过火温度后,TMCP钢在自然冷却下的强度折减比QT钢严重,浸水冷却下的强度增长程度低于QT钢。     

孔隙液体相态对饱和砂土力学特性影响试验∗

天然气水合物开采过程中,水合物分解会引起沉积物孔隙液体相态变化,降低海床的安全稳定性。基于低温、高压三轴试验仪,以粉细砂土为骨架,制备含冰/不含冰甲烷水合物沉积物试样以及饱和砂土试样,开展三轴压缩试验,分析饱和砂土中孔隙液体处于不同相态条件下试样的应力?应变和强度特性,比较在剪切过程中孔隙水压力以及切线模量等参数变化。试验结果表明：含冰/不含冰甲烷水合物沉积物以及饱和砂土的强度比值约为 2.6∶ 1.7∶1,且均表现为应变硬化;含冰水合物沉积物的结构性较其余两者相对更强,即初始切线模量值相对更高;但是在遭受剪切后结构均破坏,切线模量迅速降低。     

多重线性软化材料的拉伸应变局部化及力学行为分析

峰后线性应变软化本构关系的拉伸局部化带内部的塑性应变分布及试样的峰后应力—应变关系的理论解答不适用于复杂情形,在双线性应变软化条件下,得到了拉伸局部化带内部的塑性拉伸应变分布及试样的峰后应力—应变关系的理论表达式,又将其推广为多重线性应变软化情形,这在一定程度上拓展了考虑峰后应变局部化的单向拉伸试样力学行为模型的适用范围。拓展后的模型具有广泛的适用性,可模拟峰后的Ⅰ类及Ⅱ类(回跳)行为。通过选择适当的塑性模量(依赖于应力水平)与拉伸局部化带宽度的比值,本文的模型可以精确地模拟多种准脆性材料(例如岩石及混凝土)在单向拉伸条件下的复杂的峰后力学行为。     

高温后型钢再生混凝土界面黏结性能试验研究∗

为了研究高温后型钢再生混凝土界面黏结性能,对20个型钢再生混凝土试件进行了高温后静力推出试验,设计变化参数包括再生粗骨料取代率和历经最高温度.试验获取了试件加载端与自由端的荷载—滑移曲线及特征点参数,并基于试验数据,深入分析了试件高温前后的物理力学性能变化、受力破坏过程以及各变化参数对型钢再生混凝土高温后黏结滑移性能的影响规律,探讨并提出了高温后型钢再生混凝土黏结强度计算公式.研究结果表明:加载端和自由端荷载—滑移曲线相似,但加载端比自由端滑移更旱;随着历经最高温度的升高,试件表面颜色由深变浅,历经温度超过400℃后,试件表面混凝土出现裂缝,并且历经温度越高表面裂缝越多、越宽,随温度的升高,试件黏结强度显著降低;当0％≤r≤50％时,黏结强度不断增大,当50％＜r≤100％时,黏结强度有所降低,且再生混凝土试件的黏结强度比普通混凝土试件大;型钢再生混凝土高温黏结损伤发展过程与历经温度有关,历经温度越高,其黏结损伤发展较迟缓,同时,历经最高温度越高,试件的耗能能力越强;高温后型钢再生混凝土黏结强度的计算公式被提出,且计算值接近试验值.     

养护温度和冻融循环等对微生物胶结试样强度的影响

目前在研究影响微生物胶结土体时,着重于研究加固方法及影响加固效果的因素,缺少对养护条件以及处理后试样耐久性的探讨。本文以海相吹填粉土为处理对象,选用巴氏芽孢杆菌为试验用菌,采用两阶段注浆的方法进行加固,研究不同养护温度、冻融循环以及干湿循环对加固效果的影响。试验结果表明：(1)采用注浆方法可以有效对该粉土进行胶结加固。在排除水分的影响后,高、低温养护温度对试样的无侧限抗压强度以及 CaCO₃生成百分比均无明显影响;(2)冻融循环对试样无侧限抗压强度的削弱主要发生在第 1 次冻融循环中,然后随着冻融循环次数的增加,试样的加固效果无明显变化。冻融循环后的试样烘干后,其无侧限抗压强度有明显提高,但仍低于未经冻融循环的试样;(3)干湿循环次数对试样强度的影响较小。烘干试样和饱和试样的强度有较大差别,说明试样的含水状态对强度有明显影响。因此在进行强度试验前,应明确试样的含水状态以便于评价加固效果。     

温度变化对水泥土强度特性和破坏性状的影响

为研究温度对水泥土强度和破坏性状的影响,选用粘土和粉土这两种素土制成水泥土试样,分别在25°C±2°C、10°C±2°C和0°C±2°C的温度下进行养护,随后测试各龄期试样的单轴抗压强度,并观测各试样的破坏特征。研究表明:随着龄期的增长,温度变化对峰值应变的影响在减小;龄期较短(1~5天)时,水泥土单轴抗压强度对温度变化不敏感,在龄期7~40天,提高养护温度,水泥土单轴抗压强度显著增大;随着温度的升高,水泥土强度显著提高,但增长的趋势越来越缓慢;低温情况下水泥粘土的强度都比水泥粉土低,而一旦提高温度,水泥粘土的强度便超过水泥粉土;较低温度下养护的水泥土表现出比较明显的脆性破坏,迅速产生裂缝。     

高温下石灰岩膨胀特性和力学特性的试验研究

利用自行研制的岩石高温装置和RMT-150C岩石力学试验机,对石灰岩试件在200~700°C高温双向约束条件下的膨胀特性和力学特性进行了试验研究。结果表明:升温过程中,随着温度的升高,石灰岩试件两个约束方向的膨胀应力在600°C前逐渐增加,600°C或650°C以后出现减小现象;石灰岩垂直层理方向的热膨胀应力大于平行层理方向的热膨胀应力。恒温过程中,600°C以前的试件两方向膨胀应力曲线都随时间延长呈平稳上升,但曲线斜率远远小于升温过程;恒温一定时间后,膨胀应力趋于该温度的一个稳定值。700°C恒温结束后,石灰岩两方向的膨胀应力小于恒温前的值,说明到一定温度后石灰岩已膨胀到极限。在试验温度范围内,石灰岩峰值应力随温度升高而降低,700°C时,峰值强度值比常温下降低了58.92%,说明高温对岩石的强度会产生明显的弱化作用。石灰岩峰值应变随温度升高先增加后减少,500°C前峰值应变增加,之后逐渐减小。由于受约束条件限制,在过高温度后,石灰岩内部裂隙部分闭合,空隙数量减少,致使一定温度后其热膨胀应力和峰值应变可能减小,但具体原因有待进一步研究。     

CFRP加固高强混凝土梁锚固方式试验研究

高强混凝土梁受拉底面粘贴补强纤维布后,延性降低显著。为提高补强梁的综合性能,利用四点弯曲梁静载试验,在补强加固梁梁端及跨中实施不同的锚固方式,对比不同锚固组合下加固梁的强度和延性。研究表明:端部U锚能改善加固梁破坏模式,提高加固梁的延性和强度及补强纤维布的利用率。端部U锚联合跨中全包锚固能进一步提高加固梁的延性,显著提高补强纤维布的利用率,且能平衡变形性和承载力在安全储备中的比重;在补强纤维布断裂后,能有效限制补强纤维布的剥离和滑移,继续发挥补强作用,使加固梁延性和强度得以恢复;能对包裹区混凝土产生约束作用,提高混凝土的延性。因此端部U锚联合跨中全包锚固是合理且有充分安全储备的锚固方式。     

高强度Q460钢材高温力学性能试验研究

采用恒温拉伸法和振动法分别对国产高强度Q460钢材在高温下的强度和弹性模量进行了试验研究。根据试验结果对屈服强度、极限强度和弹性模量进行了拟合,得到了Q460钢材的力学性能指标随温度变化的函数表达式。将Q460钢的高温力学性能指标和普通结构钢进行了对比。研究结果表明:高强度Q460钢材的强度和弹性模量随温度的升高而降低;Q460钢材高温下的强度折减系数比普通钢低,同等条件下,Q460钢结构比普通钢结构具有较好的抗火性能。     

地聚物净浆、砂浆和混凝土高温后力学性能比较北大核心CSCD

以钾水玻璃为激发剂、偏高岭土和粉煤灰为主要硅铝原料制备地聚物,测试了地聚物净浆、砂浆和混凝土的常温和高温后抗折及抗压强度,并与矿渣硅酸盐水泥净浆、砂浆和混凝土的试验结果进行了比较。通过地聚物热重分析以及高温后地聚物试样的收缩变形量测,对试验结果进行了分析及解释。结果表明,配制出的地聚物净浆、砂浆和混凝土的抗压及抗折强度均随温度升高而降低,但无论是常温还是高温后,其强度都基本能达到或超过水泥净浆、砂浆和混凝土的相应强度;高温下地聚物收缩而骨料膨胀,两者变形的不一致将导致地聚物混凝土高温开裂。     

地聚物净浆、砂浆和混凝土高温后力学性能比较

以钾水玻璃为激发剂、偏高岭土和粉煤灰为主要硅铝原料制备地聚物,测试了地聚物净浆、砂浆和混凝土的常温和高温后抗折及抗压强度,并与矿渣硅酸盐水泥净浆、砂浆和混凝土的试验结果进行了比较。通过地聚物热重分析以及高温后地聚物试样的收缩变形量测,对试验结果进行了分析及解释。结果表明,配制出的地聚物净浆、砂浆和混凝土的抗压及抗折强度均随温度升高而降低,但无论是常温还是高温后,其强度都基本能达到或超过水泥净浆、砂浆和混凝土的相应强度;高温下地聚物收缩而骨料膨胀,两者变形的不一致将导致地聚物混凝土高温开裂。     

粉土中掺入不同比例砂粒对微生物胶结效果影响∗

土样的颗粒级配对微生物胶结效果存在影响,但目前的研究很不充分。通过向粉土中掺入砂粒来制备不同级配土样,砂粒占试样总质量的比重由 0% 增至 40%。微生物选用巴氏芽孢杆菌,胶结液选用等比例的尿素和氯化钙溶液,加固方法采用两阶段注浆法。试验结果表明粉土中掺入砂土对于提高处理后的无侧限抗压强度有显著作用,碳酸钙生成量虽然有所减少但分布更均匀。密实度的提高有利于无侧限抗压强度的提升,但试样过于密实将对碳酸钙分布产生不利影响,碳酸钙相对集中在注浆口附近。当试样处于比较松散的状态下,粉土中掺入砂土越多（不超过 40%）,强度提升越多;密实状态下,粉土中掺入少量砂土（不超过 20%）能有效提升强度。试样初始孔隙比越小,处理后的强度越高,但碳酸钙生成量有所下降。随着粉土中砂土掺入量增多、试样密实程度增加,碳酸钙晶体的尺寸有所减小,但数量显著增加。     

消防射水对火灾后高性能混凝土剩余抗压强度的影响

对火灾后消防射水对高性能混凝土(HPC)剩余抗压强度的影响进行了研究。分析了在不同温度、不同冷却方式条件下,C40HPC剩余抗压强度的变化规律,并利用ORIGIN 7.5软件,拟合了高温作用后HPC剩余抗压强度与温度之间的关系。研究表明:消防射水对高温作用后的HPC的剩余抗压强度的影响很大,射水冷却后的HPC剩余抗压强度明显低于自然冷却后的剩余抗压强度;随着破坏温度的升高,经消防射水冷却的HPC剩余抗压强度呈衰减状态。最后,建立了自然冷却及消防射水冷却条件下,C40HPC剩余强度与火场温度之间的二元回归曲线公式。     

单边螺栓T型节点火灾高温下抗拉性能

通过有限元方法研究了单边螺栓T型节点在火灾高温下的拉伸性能。用常温下节点拉伸试验对有限元模型进行了验证,结果表明该有限元模型可准确模拟单边螺栓T型节点的拉伸性能。采用恒温加载的方式,研究了T型构件翼缘板厚度和火灾高温对节点抗拉性能的影响。T型翼缘板厚度分别取6、18、27mm,温度分别取常温至800℃共8种不同温度,并且通过改变材性考虑不同温度对钢材强度和刚度的折减。将不同T型翼缘板厚度和温度下节点的破坏模式、抗拉强度及刚度进行比较,得出了翼缘厚度和温度对其抗拉性能的影响,进而得出该单边螺栓T型节点在火灾作用下的拉伸性能。研究结果表明,该单边螺栓连接方式,在火灾下可以提供足够的锚固力,适用于闭合截面钢构件,如钢梁和钢管柱之间的连接。