快硬钢纤维混凝土的基本力学性能研究

一、引言 混凝土是一种脆性材料，在内部和表面都有许多缺陷，抗拉、抗剪和抗冲击性能均较弱。在荷载及温度、湿度等自然因素作用下，易产生裂纹、裂缝，既而断裂破坏。道面开裂、边角破损是水泥混凝土道面最常见的破损形式，需要及时修补，防止破损状况进一步恶化，提高道面的使用功能。钢纤维混凝土(简写为SFRC)是在普通混凝土中掺入乱向分布的钢纤维所形成的一种新型复合材料。     

机场钢纤维混凝土道面的试验研究及工程应用(上)

通过钢纤维混凝土的主要物理力学性能和钢纤维混凝土足尺道面板的试验研究及国内多个机场的工程应用表明，钢纤维混凝土是一种性能优良的机场道面材料，它与水泥混凝土相比，具有优异的抗折强度、抗折疲劳强度、抗裂强度、弯曲韧性和冲击韧性，良好的耐磨性及抗收缩等性能。其道面板的厚度比水泥混凝土道面可减薄４０￣５０％，道面板的缩缝间距可加大。因此，可大幅度地减少道面的工程量和材料用量，缩短工期，提高道面的平整性，减     

纤维泊松收缩对陶瓷基复合材料基体裂纹演化的影响

本文采用细观力学方法分析了陶瓷基复合材料在单向拉伸载荷作用下纤维泊松收缩对基体裂纹演化的影响,将库仑摩擦法则与拉梅公式相结合分析复合材料细观应力场,结合临界基体应变能准则以及界面脱粘断裂力学方法确定基体裂纹演化,讨论了界面摩擦系数、纤维泊松比、界面脱粘韧性以及纤维体积百分比等参数对界面脱粘和基体裂纹演化产生的影响,并与常界面剪应力假设下基体裂纹演化进行了对比。     

纤维泊松收缩对陶瓷基复合材料基体裂纹演化影响

采用细观力学方法分析了陶瓷基复合材料在单向拉伸载荷作用下纤维泊松收缩对基体裂纹演化的影响,将库仑摩擦法则与拉梅公式相结合分析复合材料细观应力场,结合临界基体应变能准则以及界面脱粘断裂力学方法确定基体裂纹演化,讨论了界面摩擦系数、纤维泊松比、界面脱粘韧性以及纤维体积百分比等参数对界面脱粘和基体裂纹演化产生的影响,并与常界面剪应力假设下基体裂纹演化进行了对比.      

钢纤维增强的砼剪力墙

近几年钢纤维混凝在建筑领域的应用研究不断深化。本文介绍了用钢纤维混凝土取代梁、柱中的部分箍筋，从而提高了剪刀墙和联系梁结构的整体性。并在相同延性时比普通砼有更高的极限强度。     

上下层布式钢纤维混凝土路面研究与应用

本文主要介绍上下层布式钢纤维混凝土路面的力学性能、结构设计及施工工艺。通过研究和应用表明，上下层布式钢纤维混凝土路面比普通混凝土路面，不仅有良好的力学性能，而且可减薄路面厚度，降低造价，同时与整体搅拌式钢纤维混凝土路面相比，性能相当，施工简易，造价更低。因此，上下层布式钢纤维混凝土路面确是目前一种性能良好、经济实用、工艺可行的新型路面结构形式。既可用于公路路面，也可用于机场道面及其他铺面工程。     

钢纤维高强混凝土的设计强度及构件正截面承功力计算特点(上)

本文在一系列材料和构件性能试验与分析基础上，提出了钢纤维高强混凝土的设计强度建议值和配筋钢纤维高强混凝土受弯构件和大偏心受压构件正截面承载力计算的特点，为配筋钢纤维高强混凝土的结构设计提供依据和参考。     

定应变贮存条件下HTPB推进剂填料/黏合剂界面性能

为研究定应变贮存条件下HTPB推进剂的主要失效原因,基于单轴拉伸实验,得到HTPB推进剂的宏观力学性能。基于扫描电镜观察和测试探测液在填料AP,黏合剂基体上的接触角方法,表征了微观界面性能。实验结果显示,随老化时间的延长,最大延伸率显著降低,填料与黏合剂基体黏结变差,黏附功Wa减小,界面张力γsl增大。HTPB推进剂填料与黏合剂基体的界面黏结情况可由填料与黏合剂基体的黏附功、界面张力来表征。定应变作用下推进剂老化后黏附功的值远低于无应变热老化的值,界面张力的值远高于无应变热老化的值,定应变的存在严重影响了推进剂填料/基体界面的黏结。宏观-微观性能的相关性研究表明,最大延伸率和黏附功存在线性相关关系,最大延伸率的降低主要由界面黏结的劣化引起的。     

Al_2O_3(YAG)/LaPO_4层状陶瓷复合材料研究

选择Al2O3(YAG)作为基体片层材料,LaPO4作为界面层材料,采用凝胶注模成型技术制备出基体层材料的坯片,然后在基体层坯片上采用浸渍或喷涂工艺附着界面层材料,最后将坯片叠置于模具中热压烧结.制备的陶瓷复合材料微观结构均匀,基体片层厚度为110-150μm,界面层厚度为10～30μm,实测层厚比为11.重点研究工艺参数及界面层成分对层状陶瓷复合材料室温性能的影响.结果表明,氧化物基层状陶瓷复合材料的抗弯强度比基体材料略有下降,但室温断裂韧性达到了13.52MPa·m1/2,是基体材料断裂韧性的3倍.对比氧化物基层状陶瓷复合材料与基体材料在断裂过程中裂纹扩展路径的差异.     

单向SiC/SiC复合材料拉伸行为模拟研究

理解单向SiC/SiC复合材料在拉伸过程中的损伤破坏机制对掌握SiC/SiC复合材料的力学行为有着至关重要的意义。本文构建了一个单向SiC/SiC复合材料微观二维有限元模型,基于强度判定模拟纤维随机断裂过程;基于内聚力模型模拟界面脱粘现象;特别针对基体裂纹现象,通过均匀质方法和断裂能释放率建立了基体的连续介质损伤模型。结果显示,模型成功模拟了单向SiC/SiC复合材料在拉伸过程中的微观破坏机制和宏观力学行为。基体裂纹、纤维断裂、界面脱粘这3种微观破坏机制之间共同作用、相互影响,最终造成了材料整体的失效。本文中获得的结果将有助于进一步理解单向SiC/SiC复合材料拉伸行为,有利于材料性能的提高。     

Al-TiO2-C系原位合成铝基复合材料高温拉伸性能及断裂机理

讨论了Al-TiO2-C反应系原位反应合成铝基复合材料的常温和高温拉伸性能及其断裂机理.当C/TiO2摩尔比为0时,增强相由α-Al2O3和Al3Ti组成,随C/TiO2摩尔比的增加,Al3Ti逐渐减少,在C/TiO2摩尔比为1时,Al3Ti基本消失.室温抗拉强度和延伸率随C/TiO2摩尔比的增加而同步提高,分别由250.4 MPa和4.0%上升到350.8 MPa和6.0%.SEM观察发现有的Al3Ti自身解理开裂,并在四周形成较大韧窝,拉伸时裂纹核可在Al3Ti棒中和基体中α-Al2O3的聚集处形成,并分别在棒的解理面和基体中扩展引起断裂.高温时,热错配应力促使裂纹核先于基体在Al3Ti棒与基体的界面萌生扩展,Al3Ti从基体中脱离,断口出现洞坑,C/TiO2摩尔比为1的复合材料在727K时,拉伸强度降为93.3MPa,延伸率升为11.0%.     

陶瓷基复合材料基体裂纹偏转能量释放率研究

采用虚裂纹闭合技术(VCCT)计算了基体裂纹在界面处不同传播路径的能量释放率,并结合基于能量释放率的裂纹偏转准则对陶瓷基复合材料基体裂纹偏转进行了研究.计算了弹性错配参数α和β、基体裂纹扩展长度a、基体裂纹相对扩展长度ad/ap对裂纹偏转的影响,并将VCCT计算结果与积分法的计算结果进行比较.结果表明:VCCT能够准确计算基体裂纹扩展时的能量释放率,计算结果可为研究陶瓷基复合材料失效机制提供一定参考.      

环氧类外防热涂料延伸率的提高

为解决RT-Ⅲ环氧类外防热涂料在某产品上出现的裂纹、开裂、脱落等问题,将端羟基聚丁二烯黏合剂(HTPB)环氧化,并将其加入到RT-Ⅲ环氧类外防热涂料中,提高涂料的延伸率.增韧后涂料RT-Ⅳ的延伸率大幅提高,工艺性能有所改善,隔热性能等与增韧前的RT-Ⅲ环氧类外防热涂料基本相当,界面性能适当降低,并通过了飞行试验验证.通过提高RT-Ⅲ环氧类外防热涂料延伸率技术研究,发现在环氧类外防热涂料中适当加入环氧化的端羟基聚丁二烯黏合剂(EHTPB),可以达到提高涂料延伸率的目的.     

碳—碳复合材料的界面层

碳—碳复合材料存在有不同层次的界面层,它影响着材料的力学和物理性能,而界面层的组成和结构,又和纤维表面、基体特性和工艺条件有关。本文从增强纤维、基体碳、裂纹、孔隙和抗氧化涂层几方面来讨论界面层问题。     

过滤条件对活性涂层陶瓷颗粒过滤铝熔体的影响

将活性涂层陶瓷颗粒分别装在能够透气的管状耐火砖和致密陶瓷管内,然后加热到710℃用于过滤铝熔体。研究结果表明,在透气条件下,拉伸试样的延伸率下降,并且拉伸断口裂纹大,韧窝大而不均匀;金相试样中的夹杂物数量多而且尺寸也大。在不透气(致密陶瓷管)条件下,当陶瓷颗粒尺寸为1mm,过滤后的拉伸试样延伸率达到48.7%,提高16%,拉伸断口裂纹细且韧窝小而均匀,仅有少数8μm的夹杂物。     

热载荷下热障涂层表-界面裂纹间的相互影响

针对高温热载荷条件下APS制热障涂层裂纹失效问题，基于涂层系统热弹、热弹塑性本构关系，考虑陶瓷层/氧化层/粘结层界面凹凸形貌，依据表、界面裂纹位置、性质不同，分别运用断裂力学和损伤力学理论建立裂纹演化模型，结合围线积分和内聚力单元法，分析了热载荷下表、界面裂纹断裂参量及开裂状态，研究了陶瓷层表面裂纹与粘结层/氧化层界面裂纹间的相互影响，揭示了热、力、化多场耦合下的裂纹失效机理。结果表明，表面裂纹大幅改变界面微区域的应力分布状态，靠近界面时能使界面裂纹扩展程度整体增加20%，且相邻凸峰处开裂非均匀性可达81%，表面裂纹断裂参量主要受多层结构热失配及缺陷主导，界面裂纹对其影响相对较小，分析结果与试验结果一致。      

复合材料界面对其断裂过程影响的有限元研究

采用了有限元方法研究了裂纹在陶瓷基复合材料中扩展和偏转过程,探讨了界面对陶瓷基复合材料失效模式的影响.采用的界面模型考虑界面的分离势和基体与纤维间的摩擦.结果表明,在界面结合强度一定的条件下,随着基体弹性模量的不断增大,材料的断裂功也随之增大,材料的韧性和抗热震性能也就随之提高.     

纤维形状对钢纤维增强的湿拌法喷射砼的影响

在喷射砼中加入钢纤维提高其延性，从而提高变形能力和抗冲击强度，通过试验研究，论证了纤维形状对钢纤维增强的湿拌法喷射砼的影响；具有较低的吸水率和可渗性孔隙率表明有充分的密实度；纤维回弹量大大减少，然而纤维回弹量看来与纤维的几何形状并无关系；纤维增强可使抗压和抗弯强度都有所提高；纤维提高了砼的延性，然而延性较低的指数对纤维的几何形状是不太敏感的，只是在较高的指数中才出现差别。     

碳纤维复合材料短梁剪切疲劳特性

研究了碳纤维增强双马来酰亚胺复合材料的层间剪切静态与疲劳加载性质,分析了不同基体、不同铺层界面对层剪性质的影响。给出了层剪疲劳加载的S-N曲线;讨论了层间剪切损伤和增强机理,观察了微观特征。与碳/环氧复合材料相比,双马来酰亚胺基体复合材料在碳纤维和基体之间粘接良好,从而改进了纤维抗疲劳裂纹扩展的能力。     

钢纤维高强混凝土施工技术要求

本文系根据某工程设计要求、当地材料供应情况和施工现场条件等因素提出的钢纤维高强混凝土施工技术要求，可供其它类似工程参考。