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玄武岩纤维沥青混合料增强机理及路用性能研究

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玄武岩纤维沥青混合料增强机理及路用性能研究

作者：文月皎吉林大学

学位级别：硕士

随着我国交通事业的飞速发展,交通量的急剧增加,受限于路面材料性能低下以及养护不及时等综合因素,沥青路面在服役期间出现了大量的早期病害。掺入纤维已经成为了综合改善沥青混合料各项性能的重要途径之一,从微观上看来,玄武岩纤维的... 详细信息

随着我国交通事业的飞速发展,交通量的急剧增加,受限于路面材料性能低下以及养护不及时等综合因素,沥青路面在服役期间出现了大量的早期病害。掺入纤维已经成为了综合改善沥青混合料各项性能的重要途径之一,从微观上看来,玄武岩纤维的掺入对沥青的性质起到了改善的作用;从宏观上看来,玄武岩纤维的掺入对沥青混凝土的整体力学性能起到了明显的改善作用。目前,我国在纤维加强沥青混凝土性能方面的研究还处于探索阶段,对于符合我国道路工程建设实际情况的具体纤维种类以及完整的设计方法体系还未建立起来,而国外生产的纤维造价昂贵,大大增加了建设投资成本,考虑到生产玄武岩纤维的主要材料即玄武岩在我国分布广泛,储量丰富,所生产出的玄武岩纤维完全可以满足道路建设的需要,因此,采用在沥青混合料中掺加玄武岩纤维的方法来改善沥青混合料的路用性能,以期避免沥青路面的早期损害,论文开展了以下的研究工作:(1)通过引入复合材料理论和界面化学理论对纤维增强沥青混合料的机理进行分析,阐述纤维的吸附、稳定、加筋、增粘、阻裂、增韧以及增加自愈能力作用,探讨采用纤维增强沥青混合料各项性能的可行性。(2)选取玄武岩纤维、聚酯纤维和木质素纤维进行对比分析,考查三种纤维的力学性能、热稳定性、吸湿性以及吸油性,结果表明,玄武岩纤维的吸湿率最小,力学性能和热稳定性优于聚酯纤维和木质素纤维。(3)将三种纤维以不同掺量掺加到沥青当中,进行沥青三大指标试验、弯曲梁流变试验和动态剪切试验,探讨纤维沥青胶浆的各项性能,试验结果表明,纤维掺入以后,沥青胶浆的高温性能有明显改善,但低温性能却有所降低。综合三种沥青胶浆性能试验结果来看,玄武岩纤维相较于聚酯纤维和木质素纤维是最理想的选择。(4)以AC-13作为玄武岩纤维沥青混合料级配并进行配合比设计,确定不同玄武岩纤维掺量沥青混合料的最佳沥青用量,并在此基础上进行马歇尔试验,探讨沥青混合料各项马歇尔指标的变化情况,试验结果表明,纤维掺量每增加0.1%,沥青混合料的最佳沥青用量约增加0.05%,随着纤维掺量的增加,沥青混合料的毛体积密度、马歇尔稳定度、空隙率和矿料间隙率都逐渐增加,流值离散性变化,马歇尔稳定度在玄武岩纤维掺量为0.4%时达到最大。(5)对不同玄武岩纤维掺量的沥青混合料进行高温车辙试验、低温小梁弯曲试验、以及冻融劈裂试验等一系列路用性能常规试验,考查纤维的掺入对沥青混合料各项路用性能的改善情况并在此基础上确定纤维的最佳掺量。结果表明,玄武岩纤维掺入以后沥青混合料的一系列路用性能指标不同程度的增大,沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性以及水稳定性得以改善,基于AC-13沥青混合料路用性能试验结果的玄武岩纤维最佳掺量为0.4%。

关键词：沥青混合料玄武岩纤维最佳沥青用量增强机理路用性能

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碳纳米管增强陶瓷材料机理研究现状

中国材料进展 2016年第12期35卷 932-936页

作者：谈松林易健宏昆明理工大学材料科学与工程学院云南昆明650093

碳纳米管作为一维纳米材料,不仅重量轻,还具有强度高、韧性高等优异的力学性能,与工程结构陶瓷材料复合能够强韧化陶瓷材料的力学性能,被认为是现代结构陶瓷复合材料的理想增强体。在综合了近年碳纳米管增强陶瓷基复合材料的理论及实验... 详细信息

碳纳米管作为一维纳米材料,不仅重量轻,还具有强度高、韧性高等优异的力学性能,与工程结构陶瓷材料复合能够强韧化陶瓷材料的力学性能,被认为是现代结构陶瓷复合材料的理想增强体。在综合了近年碳纳米管增强陶瓷基复合材料的理论及实验方面研究结果的基础上,侧重介绍了碳纳米管增强陶瓷基复合材料的强韧化机理,如细化晶粒增韧、短纤维增韧、碳纳米管独特的坍塌增韧、多壁碳纳米管抽出增韧机制,并讨论了采用剪切滞后理论模型对碳纳米管与陶瓷基体的微观界面结合力学性能模拟的研究结果。分析了国内外碳纳米管在陶瓷基体中强韧化机理的实验及模拟研究结果,总结了当前碳纳米管增强陶瓷复合材料的研究困境与存在的问题,并指出了今后理论和实验研究的方向。

关键词：复合材料碳纳米管陶瓷材料增强机理模拟计算

碳纤维与工程车辆翻新轮胎复合强化模型及增强机理

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重庆交通大学学报（自然科学版） 2016年第3期35卷 178-182页

作者：王强齐晓杰王云龙王国田黑龙江工程学院汽车与交通工程学院黑龙江哈尔滨150050

为了有效提高工程车辆翻新轮胎质量,以碳纤维作为增强体,工程翻新轮胎胎面作为基本体,通过设计复合材料的配方、黏合体系和混炼工艺,分析了经改性处理的碳纤维对胎面橡胶基体力学性能的影响。构建了碳纤维与胎面橡胶复合强化混合物理模... 详细信息

为了有效提高工程车辆翻新轮胎质量,以碳纤维作为增强体,工程翻新轮胎胎面作为基本体,通过设计复合材料的配方、黏合体系和混炼工艺,分析了经改性处理的碳纤维对胎面橡胶基体力学性能的影响。构建了碳纤维与胎面橡胶复合强化混合物理模型和分散物理模型。分析了碳纤维与胎面橡胶黏结状态及黏结机理。为获得高性能的碳纤维增强工程翻新轮胎奠定理论基础。

关键词：车辆工程碳纤维工程车辆翻新轮胎复合强化模型黏合状态增强机理

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碳酸钙晶须对油井水泥增强抗收缩机理及应用

钻井液与完井液 2015年第5期32卷 66-68,105-106页

作者：郭小阳唐琪黄成霞林銮西南石油大学石油与天然气工程学院塔里木油田分公司油气工程研究院

为了解决因水泥石韧性不足与体积收缩而引发的水泥环完整性破坏的问题,考察了碳酸钙晶须对油井水泥的力学性能、体积收缩与综合性能的影响。在油井水泥中分别掺入0、1%、2%、3%、4%碳酸钙晶须,测试1、3、7、14、28 d时的抗折强度、抗压... 详细信息

为了解决因水泥石韧性不足与体积收缩而引发的水泥环完整性破坏的问题,考察了碳酸钙晶须对油井水泥的力学性能、体积收缩与综合性能的影响。在油井水泥中分别掺入0、1%、2%、3%、4%碳酸钙晶须,测试1、3、7、14、28 d时的抗折强度、抗压强度、体积收缩率与水泥浆的综合性能。结果显示,养护28 d后,掺入3%碳酸钙晶须的水泥石比未掺入碳酸钙晶须的水泥石,抗压强度增加36%,抗折强度增加33.67%,体积线收缩率减小82.97%,碳酸钙晶须的加入会减少水泥浆的稠化时间,增加流动阻力,但综合性能依然满足固井作业的要求。

关键词：固井质量碳酸钙晶须增强机理体积收缩掺量

偶联改性玄武岩纤维增强沥青胶浆性能及机理研究

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玻璃钢／复合材料 2016年第5期 5-11页

作者：向宇刘朝晖柳力李盛长沙理工大学交通运输工程学院长沙410114

针对偶联改性玄武岩纤维增强沥青胶浆现有研究现状和不足,采用硅烷偶联剂对玄武岩纤维进行表面改性,制备了不同粉胶比和不同纤维掺量的偶联改性玄武岩纤维增强沥青胶浆,通过低温延度、弹性恢复、锥入度及软化点试验,研究了沥青胶浆低、... 详细信息

针对偶联改性玄武岩纤维增强沥青胶浆现有研究现状和不足,采用硅烷偶联剂对玄武岩纤维进行表面改性,制备了不同粉胶比和不同纤维掺量的偶联改性玄武岩纤维增强沥青胶浆,通过低温延度、弹性恢复、锥入度及软化点试验,研究了沥青胶浆低、中、高温性能,并对偶联改性玄武岩纤维增强沥青胶浆机理进行分析。研究表明,偶联改性玄武岩纤维与沥青胶浆润湿性好、黏附性强,表面沥青胶浆膜厚度大,纤维力学特性发挥显著,粉胶比在0.8~1.0、纤维掺量在0.4%~0.6%之间时,沥青胶浆抗拉强度、抗剪强度、弹性恢复率及软化点明显提高,沥青胶浆低温抗裂、高温抗剪切、疲劳性能及自愈能力得到较大改善,研究成果对矿物纤维复合材料在道路工程中的推广与应用具有一定的实际意义。

关键词：复合材料硅烷偶联剂玄武岩纤维沥青胶浆常规性能增强机理

采用UHPC套箍约束的桥墩增强机理及抗震设计研究

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采用UHPC套箍约束的桥墩增强机理及抗震设计研究

作者：蒋晓放东南大学

学位级别：硕士

历次桥梁震害表明,钢筋混凝土桥墩是地震中的易损伤构件,对于高烈度区或者不能够满足抗震性能要求的既有桥墩,通过抗震加固提升其延性和承载力,是实现桥梁基于性能抗震设计和保障震后救援交通的关键。鉴于传统加固方法的局限性,近年兴... 详细信息

历次桥梁震害表明,钢筋混凝土桥墩是地震中的易损伤构件,对于高烈度区或者不能够满足抗震性能要求的既有桥墩,通过抗震加固提升其延性和承载力,是实现桥梁基于性能抗震设计和保障震后救援交通的关键。鉴于传统加固方法的局限性,近年兴起的超高性能混凝土（UHPC）具有优异的力学指标和耐久性,且与墩身混凝土同属水泥基材料,因而,基于UHPC的桥墩局部抗震加固,可以成为一种兼具抗震性能提升、可施工性、经济性和耐久性的实用有效方法。为此,本文围绕基于UHPC的桥墩局部加固构造,开展一系列的试验研究、理论分析和数值仿真计算,给出加固机理和抗震评估及设计方法。具体研究内容包括:（1）开展UHPC套箍约束混凝土短柱轴压性能试验研究。探明UHPC套箍约束混凝土短柱的加固效果和加固机理;采用弹性力学方法进行了UHPC套箍约束混凝土圆柱的弹性阶段分析;提出套箍约束短柱极限应力实用计算公式;分析不同加固参数对加固效果的影响,揭示了UHPC套箍约束混凝土短柱力学行为特点,为后面UHPC套箍加固桥墩的加固机理及抗震评估设计方法研究奠定基础。（2）进行UHPC套箍约束桥墩分析模型及设计参数分析。针对既有UHPC套箍加固桥墩拟静力试验研究,建立基于Open Sees的纤维单元分析模型,并通过试验数据验证有限元模型的准确性;通过试验现象和理论分析对UHPC套箍约束桥墩的增强机理进行探讨;利用有限元分析模型对加固参数进行敏感性分析,为UHPC套箍约束桥墩提出实用的加固建议。（3）提出UHPC套箍约束桥墩基于性能的抗震评估与设计方法。提出UHPC套箍约束桥墩的墩底截面弯矩曲率及墩身荷载位移曲线解析计算方法,并通过试验数据验证解析计算方法的准确性;利用能力谱法对UHPC套箍约束桥墩进行抗震评估;提出基于性能的UHPC套箍约束桥墩抗震加固设计方法,为实际加固工程提供参考。（4）进行基于UHPC套箍约束桥墩的桥梁易损性分析。针对某实际桥梁,采用理论易损性曲线分析方法对加固前后的桥梁进行易损性分析及震后通行能力分析,通过对比证明UHPC套箍加固桥墩的有效性和实用性。

关键词：桥墩抗震加固 UHPC 轴压试验增强机理抗震设计易损性分析

桉木单板/聚丙烯（PP）膜复合材料制备工艺及增强机理研究

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桉木单板/聚丙烯（PP）膜复合材料制备工艺及增强机理研究

作者：李雪菲北京林业大学

学位级别：硕士

桉树是我国人工林主要树种之一,资源丰富,同时聚丙烯(PP)是一种性能优异的热塑性树脂材料。以桉木单板为主要原料,以聚丙烯(PP)膜为胶粘剂制备桉木单板／聚丙烯(PP)膜复合材料,分析热压温度、热压压力、热压时间与塑料添加量对复合材料... 详细信息

桉树是我国人工林主要树种之一,资源丰富,同时聚丙烯(PP)是一种性能优异的热塑性树脂材料。以桉木单板为主要原料,以聚丙烯(PP)膜为胶粘剂制备桉木单板／聚丙烯(PP)膜复合材料,分析热压温度、热压压力、热压时间与塑料添加量对复合材料力学性能的影响,并对工艺参数进行优化;将桉木单板/聚丙烯膜(PP)复合材料与三层结构脲醛树脂胶合板的物理力学性能进行对比分析;用硅烷偶联剂(KH550)和马来酸酐接枝聚丙烯(MAPP)对桉木单板改性处理,研究改性处理对复合材料物理力学性能的影响,并研究其增强机理,得出的结论如下：(1)用桉木单板和聚丙烯(PP)膜制备木塑复合材料是可行的,且环保无游离甲醛释放。热压温度对胶合强度的影响较大,在165℃-180℃范围内,随着热压温度的升高,胶合强度不断增大;在选定的水平范围内,热压时间对胶合强度的影响显著,而热压压力和塑料添加量对胶合强度的影响不显著。筛选出的优化工艺参数为：热压温度180℃、热压压力0.9MPa、热压时间70s/mm、塑料添加量150g/m2。在该工艺参数条件下,耐水胶合强度为1.4MPa,满足GB/T9846.3-2004标准中Ⅰ类胶合板的要求,且准确系数为3.56%,小于5%。(2)桉木单板/聚丙烯(PP)膜复合材料的物理力学性能优异,Ⅱ类胶合强度值比UF树脂胶合板的胶合强度值高出49.61%,静曲强度和弹性模量比UF树脂胶合板高出15.58%和6.69%,浸泡168h后桉木单板/聚丙烯(PP)膜复合材料的吸水厚度膨胀率比UF树脂胶合板小11.00%,且桉木单板/聚丙烯(PP)膜复合材料的甲醛释放量平均值和最大值均不超过0.3mg/L,达到日本胶合板农业标准F等级的要求。(3)经偶联剂改性处理后,复合材料的界面结合强度提高,且MAPP的改性效果最好,适量的偶联剂用量能提高复合材料的静曲强度和弹性模量,但是过量的偶联剂用量会使复合材料的抗弯性能降低。(4)扫描电子显微镜微观分析发现：经MAPP和KH550改性处理后的复合材料界面相容性得到改善,聚丙烯(PP)膜分子渗透入桉木单板的导管和细胞裂隙中,两者形成紧密结合,胶合界面强度增大。

关键词：桉木单板聚丙烯(PP)膜复合材料增强机理

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混凝土用增强纤维的基本性能与增强机理

棉纺织技术 2018年第1期46卷 81-84页

作者：王飞龙刘爱华陕西工业职业技术学院陕西咸阳712000 西藏民族大学陕西咸阳712082

介绍混凝土用增强纤维的基本性能与增强机理。按照纤维类型阐述了常用混凝土增强纤维的力学性能、化学稳定性、热稳定性和分散性以及相对应的应用限制。分析了增强纤维在混凝土中的作用效果,并总结了现阶段几种常见的纤维增强机理。认为... 详细信息

介绍混凝土用增强纤维的基本性能与增强机理。按照纤维类型阐述了常用混凝土增强纤维的力学性能、化学稳定性、热稳定性和分散性以及相对应的应用限制。分析了增强纤维在混凝土中的作用效果,并总结了现阶段几种常见的纤维增强机理。认为:增强纤维作为纤维混凝土的重要组成部分,其性能的优劣对纤维混凝土的整体性能影响较大,同时纤维混凝土的增强机理研究还需要进一步完善。

关键词：纤维混凝土化学稳定性热性能分散性增强机理

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晶须增强增韧聚合物基复合材料机理研究进展

高分子材料科学与工程 2006年第2期22卷 20-24页

作者：陈尔凡陈东沈阳化工学院材料科学与工程学院辽宁沈阳110142

简介了晶须增强增韧聚合物基复合材料研究的现状;并较全面地介绍了各种增强增韧机理,主要包括:裂纹桥接、裂纹偏转、拔出效应等机理。晶须增强增韧聚合物基复合材料主要表现在:(1)晶须导致基体局部应力状态改变;(2)晶须对基体结晶行为... 详细信息

简介了晶须增强增韧聚合物基复合材料研究的现状;并较全面地介绍了各种增强增韧机理,主要包括:裂纹桥接、裂纹偏转、拔出效应等机理。晶须增强增韧聚合物基复合材料主要表现在:(1)晶须导致基体局部应力状态改变;(2)晶须对基体结晶行为产生影响。文中还简要介绍了在实验过程中影响聚合物基晶须复合材料性能的几个重要的因素,如与界面相关的一系列因素和晶须在基体中含量、晶须在基体中的分散程度、晶须长径比以及在基体中的排列方向等。

关键词：晶须聚合物基复合材抖增强机理增韧机理界面