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力、热载荷作用下纤维在复合材料中的界面应力传递行为

赵燕茹 , 邢永明 , 雷振坤 , 郎风超

复合材料学报 doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2008.04.033

采用三维光弹性实验应力分析和有限元计算两种方法,在拉拔载荷和热残余应力联合作用下,对单丝拔出树脂基复合材料三维冻结切片界面剪应力进行了研究.实验结果和计算表明,在单纤维与基体界面的埋入端及埋入末端附近出现界面残余剪应力的极值;力、热载荷作用下纤维界面剪应力呈抛物线分布,单丝埋入端附近是应力的主要传递区域,最先达到危险应力,出现界面脱胶破坏,然后剪应力沿纤维埋入长度由纤维埋入端附近向埋入末端逐渐传递;界面热残余应力对界面剪应力的影响是使纤维埋入末端应力集中程度降低,使界面剪应力最大值增大.

关键词: 纤维增强复合材料 , 界面 , 应力传递 , 光弹性 , 有限元

水灰比对PVA纤维增强水泥基复合材料性能和显微结构的影响

牛恒茂 , 武文红 , 邢永明 , 赵燕茹

复合材料学报 doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20141031.002

对3种不同水灰比(0.2,0.4,0.65)形成的聚乙烯醇(PVA)纤维增强水泥基材料,通过三点弯曲试验,结合表观裂缝形状和裂缝处PVA纤维形态,研究了水灰比对材料弯曲性能的影响;通过对断裂面处纤维表面、纤维嵌入端和纤维拉断或拔出端的SEM影像分析,从微观层面研究了水灰比对PVA纤维-基体界面显微结构的影响.弯曲试验结果表明:随着水灰比增加,跨中部位裂缝数量明显增加,裂缝处拔出的纤维数量增多而拉断的数量减少,材料的弯曲韧度和开裂强度到弯曲强度的增强幅度提高.界面显微结构表明:随着水灰比增加,基体结构由致密变疏松,界面粘结力减弱,桥接裂缝的PVA纤维状态由瞬间猝断转变为滑动拔出且表面有轻微刮削,纤维对材料增强增韧的效率显著提高.

关键词: PVA纤维水泥基复合材料 , 水灰比 , 裂缝 , 纤维增强 , 纤维增韧 , 界面显微结构

不同冻融介质作用下混凝土力学性能衰减模型

赵燕茹 , 范晓奇 , 王利强 , 时金娜

复合材料学报 doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20160425.001

通过快速冻融试验，研究了三种不同冻融介质(水、3.5 wt%NaCl、飞机除冰液)对混凝土质量损失、动弹模量以及力学性能的影响，比较了三种冻融介质对混凝土损伤程度的大小，分析了混凝土相对动弹性模量与相对剩余抗压强度和相对剩余抗折强度之间的关系，基于相对动弹性模量建立了相对剩余抗压强度和相对剩余抗折强度衰减方程。结果表明：3.5 wt%NaCl溶液对混凝土的损伤度要远大于单纯水冻融循环对混凝土的损伤度，飞机除冰液对混凝土冻融损伤具有抑制作用；混凝土抗压、抗折强度以及相对动弹性模量随着冻融循环次数的增加而降低；三种冻融介质下混凝土抗压、抗折强度损失率大小关系为：3.5 wt%NaCl>水>飞机除冰液；相对动弹性模量与相对剩余抗压强度、相对剩余抗折强度相关性好，可以通过测定混凝土相对动弹性模量来评估混凝土相对剩余强度。

关键词: 衰减方程 , 抗折强度 , 抗压强度 , 不同冻融介质 , 损伤度

氧化锌插层蒙脱土纳米复合材料的制备及其光催化活性

刘俊莉 , 赵燕茹 , 马建中 , 马歌

材料导报 doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2016.20.008

采用一种简便的方法制备了氧化锌插层蒙脱土纳米复合材料。首先将蒙脱土充分充水后进行冷冻，具有层状结构的蒙脱土充水后会发生膨胀，部分从块状的蒙脱土上剥离形成超薄的片层结构。然后通过可控的水热过程使氧化锌纳米粒子进入蒙脱土层间或覆盖于表面。结果表明，直径1~3 nm 的纳米氧化锌会插层于蒙脱土的层间，而直径达10~25 nm的纳米氧化锌则会镶嵌在蒙脱土表面。该纳米复合材料对模拟污染物甲基橙具有优异的光催化性能。

关键词: 氧化锌纳米粒子 , 蒙脱土剥离 , 纳米复合材料 , 光催化

基于图像处理的纤维分布与取向分布对水泥基材料弯曲性能的影响

武文红 , 牛恒茂 , 赵燕茹 , 邢永明

材料导报 doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2017.06.028

聚乙烯醇(PVA)纤维增强水泥基材料的弯曲性能与纤维在水泥基体内的分布和取向分布相关.采用抛光断面后涂荧光粉的显微成像法,基于图像处理程序对PVA纤维在水泥基材料中的分布和取向分布进行量化测定,对不同基体结构特征影响纤维分布的机理进行了讨论.结合弯曲试验结果,研究了纤维分布和取向分布对材料弯曲性能的影响.纤维分布测定结果表明,均匀的基体结构特征利于纤维的分布,同时对于材料组分和加工制作过程完全相同的试件,纤维分布系数越大,试件的弯曲强度与韧性越大;纤维取向分布测定结果表明,乱向分布的纤维当其长度方向与抛光断面方向的角度接近90°分布概率越大,试件的弯曲韧性也越大.

关键词: PVA纤维水泥基复合材料 , 荧光显微成像法 , 纤维分布 , 纤维取向分布 , 弯曲性能

金属网表面ZnO 纳米棒的可控制备及其光催化性能?

赵燕茹 , 马建中 , 刘俊莉 , 鲍艳 , 张永辉

功能材料 doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2016.06.044

采用晶种诱导法,以硝酸锌为前驱体在金属网表面成功制备ZnO 纳米棒光催化材料,用 XRD、SEM等进行表征,并采用甲基橙溶液模拟废水,研究该材料的光催化降解性能。探讨了水浴合成 ZnO 纳米棒时,生长液浓度、反应温度等因素对光催化性能的影响。结果表明,80℃水浴反应4 h,生长溶液浓度为100 mmol/L,制备得到的ZnO 纳米棒光催化活性较佳,光催化反应2 h甲基橙溶液的降解率可达99％。

关键词: ZnO纳米棒 , 金属网 , 光催化 , 甲基橙

基于正交理论的玄武岩纤维活性粉末混凝土配合比设计

何晓雁 , 秦立达 , 张淑艳 , 李慧 , 赵燕茹

硅酸盐通报

通过正交试验进行活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete,RPC)的配合比设计,选取水胶比、砂胶比、水泥/粉煤灰、减水剂、玄武岩纤维掺量为因素,设定相应的水平.运用极差法分析了上述因素和相应水平对RPC拌合物工作性及其力学性能的影响.结果表明,在标准养护条件下,当水胶比为0.2、粉煤灰取代水泥量为30％、减水剂为胶凝材料的2％、玄武岩纤维掺量为5 kg/m3时,可以配制出28 d抗压强度、抗折强度分别超过95.1 MPa、13.4 MPa的高强度活性粉末混凝土.

关键词: 活性粉末混凝土 , 正交试验 , 配合比 , 抗压强度

低周反复荷载作用下纤维混凝土柱抗震性能有限元分析

赵燕茹 , 郭子麟 , 王磊 , 徐娜 , 时金娜

硅酸盐通报

采用有限元软件,研究纤维混凝土柱在低周反复荷载作用下的抗震性能,分析纤维掺量对滞回曲线、骨架曲线、承载力以及延性的影响规律,并与试验值作比较.研究结果表明:纤维的加入可提高构件的承载力和抗震耗能能力.一方面单掺钢纤维能显著提高构件的承载力,复掺聚丙烯纤维的构件其承载力相对单掺钢纤维构件略有提高,说明聚丙烯纤维对构件承载力的贡献较小;另一方面单掺钢纤维构件的延性有明显提高,复掺聚丙烯纤维构件的延性相对单掺钢纤维构件略有增大,说明聚丙烯纤维在改善构件的延性方面发挥一定的作用,且钢纤维体积率为1.5%时,构件延性系数最大.

关键词: 纤维混凝土 , 低周反复荷载 , 有限元 , 承载力 , 延性

可见光响应型ZnO基纳米复合光催化材料的研究进展

赵燕茹 , 马建中 , 刘俊莉

材料工程 doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2015.001083

本文综述了ZnO基纳米复合光催化材料的基本结构与性能、光催化效果及其作用机理;系统概述了可见光响应型ZnO基纳米复合光催化材料在有机物污染物降解、光催化制氢和抗菌等方面的应用,并对其进一步研究提出了思路和建议.相信随着基础研究与应用实践的不断深入,ZnO基纳米复合光催化材料最终会在高效催化剂、环境净化、太阳能转换等方面得到长久发展与广泛应用.

关键词: 纳米氧化锌 , 纳米复合材料 , 可见光光催化 , 催化机理

赵连城院士简介

功能材料

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