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本文分析和总结了采用纤维增强聚合物复合材料(FRP)实现结构轻量化的主要方法及技术。指出了实现结构轻量化的三个主要方法,一是复合材料的高性能化,即通过进一步提高复合材料的比强度和比模量实现结构减重;二是复合材料承载结构构型优化设计,即通过复合材料优势承载能力与结构传力路径的优化配置实现结构减重;三是复合材料复杂结构整体成型,即通过摒弃连接赘重实现结构减重。并给出了实现上述三种结构轻量化方法的技术途径。

通过对单层石膏板加电阻层、双层石膏板加电阻层的S带(2～5 GHz)电磁波收性能的理论计算,发现通过复合可以实现收带宽的大幅宽化,在S带中高于-15 dB的收范围几乎升至.λ/4波体试验结果与理论值吻合较好,双层波体略差,证实宽化设计完全可行.此成果为S带新产品研制以及实现产业应用奠定了理论和试验基础.
在内嵌筋材加固混凝土试件中,良好的粘结质量是保证加固效果的关键。通过对13根内嵌碳纤维复合材料(CFRP)筋的拔出试验,研究了内嵌加固的粘结剪应力、破坏模式、试验现象,分析了混凝土强度、开槽尺寸对粘结性能的影响。结果表明,粘结试件达到破坏荷载时,剪应力的值出现在距加载端100~200mm的范围内;当发生结构胶与混凝土界面破坏时,随着混凝土强度的增加,粘结强度增大;开槽尺寸对破坏模式的影响较大。研究结果为实际工程应用提供依据,具有一定的参考价值。

介绍了氦质谱检漏技术,简述复合材料成型模具制造过程及其所用的气密性检测方法,对比分析得出采用氦质谱检漏仪对复合材料成型模具进行气密性检测在检测精度、检测成本、检测周期等多方面具有优势,因此将氦质谱检漏技术应用于复合材料成型模具气密性检测具有很大意义。对氦质谱检漏技术在复合材料成型模具上的应用情况进行介绍,在此基础上,对应用于复合材料成型模具气密性检测的氦质谱检漏系统进行设计,并开展检漏实验,总结检漏过程的注意事项。
测试和分析了掺复合缓凝剂(CR)的磷酸钾镁水泥(MKPC)浆体的凝结时间、水化热、液相pH值、抗压强度、物相组成和微观结构,将其与掺硼砂(NB)的MKPC浆体进行比较,研究了掺CR的MKPC浆体的水化硬化特性.结果表明:CR通过控制MKPC水化体系液相pH值,使MKPC浆体的凝结时间延长、早期水化反应速度减慢、水化体系温度降低、总水化放热量减少;掺CR的MKPC硬化体中主要水化产物磷酸钾镁晶体(MKP)的生成量增加、晶体生长完好、稳定性好,MKPC硬化体的微观结构更完善,后期抗压强度显著提高.
采用天然浮石作为粗骨料,以L0强度等级的轻骨料混凝土为基准,研究石粉掺量对轻骨料混凝土的抗压强度、抗折强度、轴心抗压强度的影响,提出了应力-应变曲线的本构方程,运用扫描电镜分析了石粉掺量对其结构的影响.结果表明:石粉的掺入对轻骨料混凝土性能的改善较为明显,石粉掺量为30%(质量分数)时其力学性能;轻骨料混凝土的本构关系用有理式方程表达更.

研究了碳化作用下内掺氯盐混凝土钢筋的腐蚀面积率和腐蚀等级,并与单一因素作用相比较,阐明了碳化和氯盐复合作用下的钢筋混凝土腐蚀特征.结果表明:碳化和氯盐复合作用下的混凝土钢筋腐蚀面积率和腐蚀等级均大于单一因素作用下的腐蚀面积率和腐蚀等级;随着n(NO-2)/n(Cl-)的增加,碳化与氯盐复合作用下的钢筋腐蚀面积率和腐蚀等级逐渐降低,当n(NO-2)/n(Cl-)为1.2时,钢筋腐蚀面积率由62.0%下降到1.8%.
采用压测孔仪(MIP)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等测试技术,研究了石灰石粉对复合胶凝材料水化特性的影响.结果表明:与掺入粉煤灰相比,掺入石灰石粉也可减少复合胶凝材料的需水量,同时使胶砂强度有所降低,但其对胶砂后期强度的影响会逐步减小;石灰石粉和粉煤灰均能降低复合胶凝材料的水化热;石灰石粉对胶砂孔结构具有显著改善作用,能细化砂浆孔隙;随着龄期的延长,石灰石粉和粉煤灰都会发生水化,石灰石粉后期将水化生成水化碳铝酸钙.
针对FRP加固混凝土梁界面特性研究的众多问题,研究了FRP-混凝土界面粘结-滑移本构模型问题,界定了被加固混凝土梁体中介质与界面,找出了界面粘结剪应力的获取方法困难的原因,分析了界面滑移量的组成及刚体滑移以及界面粘结-滑移本构关系的参数及其适应性,对FRP加固混凝土梁FRP-混凝土界面的本构模型的有关问题进行了归纳和评价,并提出了FRP-混凝土界面特性研究的宽缺口梁试验法。
开展了不同粒径骨料机制砂自密实混凝土构件的性能研究.结果表明:不同粒径骨料机制砂自密实混凝土工作性能良好,其抗压强度及密实度较大.相比普通粒径骨料机制砂自密实混凝土,超大粒径和大粒径骨料机制砂自密实混凝土内部温峰降低18~23℃,温峰出现时间延长4~9h,但是,其构件受弯极限载荷较低,且所受弯矩越大,超大粒径骨料的尺寸影响效应越明显.超大粒径及大粒径骨料的粒径、堆积程度、分布状态、界面黏结情况是影响机制砂自密实混凝土构件受力性能,尤其是抗弯拉性能的关键因素.