混凝土力學特性及界面機理：基于碳納米管-碳纖維多尺度協(xié)同增強效應

目錄
前言
第1章 綜述 1
1.1 相關背景及意義 1
1.2 國內外研究現狀 3
1.2.1 碳纖維和碳納米管分散性研究現狀 3
1.2.2 纖維增強混凝土研究現狀.7
1.2.3 碳纖維表面改性研究現狀 11
1.2.4 碳納米管–碳纖維復合多尺度纖維研究現狀 16
1.2.5 混凝土本構模型研究現狀 19
1.2.6 混凝土界面過渡區(qū)研究現狀 20
1.2.7 分子模擬研究現狀 22
1.3 現有研究存在的問題與不足 24
1.4 本書研究內容 24
第2章 碳納米管–碳纖維復合多尺度纖維的制備及性能表征 26
2.1 引言 26
2.2 試驗原料與儀器設備 26
2.2.1 原材料及試劑 26
2.2.2 試驗儀器及設備 26
2.3 電泳沉積制備CNT-CF 28
2.3.1 電泳沉積技術 28
2.3.2 碳纖維表面沉積碳納米管 29
2.3.3 超聲輔助電泳沉積機理分析 32
2.4 CNT-CF的性能測試與表征 33
2.4.1 CNT-CF表面形貌特征 34
2.4.2 CNT-CF表面化學狀態(tài) 35
2.4.3 CNT-CF微觀界面剪切 37
2.4.4 CNT-CF的界面增效機制 38
2.5 小結 41
第3章 多尺度纖維增強混凝土力學試驗設計 42
3.1 引言 42
3.2 混凝土試件的制備 42
3.2.1 原材料及其性能 42
3.2.2 配合比設計 46
3.2.3 試件制備 47
3.3 試驗設計與方法 51
3.3.1 試驗方案 51
3.3.2 試驗設備及方法 52
3.3.3 動力試驗應變率的選擇 55
3.4 SHPB試驗原理與相關技術 57
3.4.1 SHPB試驗基本原理 57
3.4.2 波形整形技術 58
3.4.3 平均應變率的確定 59
3.5 小結 60
第4章 多尺度纖維增強混凝土靜態(tài)力學特性研究 62
4.1 引言 62
4.2 靜力強度特性分析 62
4.2.1 抗壓強度 62
4.2.2 抗折強度 64
4.2.3 折壓比 66
4.3 破壞失效模式分析 67
4.3.1 立方體壓縮破壞 67
4.3.2 棱柱體斷裂破壞 70
4.4 與CFRC的對比分析 71
4.5 機理分析 72
4.6 小結 74
第5章 多尺度纖維增強混凝土動態(tài)壓縮力學特性研究 76
5.1 引言 76
5.2 CMFRC的動態(tài)壓縮力學特性 76
5.2.1 應力–應變*線 78
5.2.2 強度特性 80
5.2.3 變形特性 82
5.2.4 沖擊韌性 83
5.2.5 破壞形態(tài) 85
5.3 分析與討論 87
5.4 CMFRC 的動態(tài)壓縮本構關系.88
5.5 小結 93
第6章 多尺度纖維增強混凝土界面過渡區(qū)研究 95
6.1 引言 95
6.2 試驗方法 95
6.3 試驗結果與分析 99
6.3.1 試驗結果 99
6.3.2 物相體積分數分析 101
6.3.3 界面過渡區(qū)物相分析 107
6.4 混凝土界面過渡區(qū)均勻化模型 108
6.4.1 均勻化理論簡介 108
6.4.2 均勻化模型 109
6.5 小結 113
第7章 多尺度纖維增強混凝土界面拉拔模擬研究 115
7.1 引言 115
7.2 分子力場 115
7.2.1 分子力場的能量項 115
7.2.2 常見的分子力場 118
7.3 分子系綜 120
7.4 溫度控制方法 121
7.5 動力學模型的建立 122
7.5.1 碳納米管模型 122
7.5.2 碳纖維初始模型 123
7.5.3 混凝土模型 123
7.5.4 環(huán)氧樹脂模型 125
7.5.5 多尺度纖維/混凝土界面模型 126
7.5.6 普通碳纖維/混凝土界面模型 127
7.5.7 多尺度纖維/環(huán)氧樹脂界面模型 129
7.5.8 普通碳纖維/環(huán)氧樹脂界面模型 130
7.6 相互作用能與界面作用力的計算 132
7.6.1 相互作用能 133
7.6.2 *大拉拔力 133
7.7 小結 134
第8章 多尺度纖維增強混凝土的微觀結構及機理分析 136
8.1 引言 136
8.2 微觀結構測試與分析 136
8.2.1 試樣準備及測試儀器 136
8.2.2 基于SEM試驗技術的微觀形貌特征分析 138
8.2.3 基于MIP試驗技術的孔隙結構特征分析 140
8.2.4 基于XRD試驗技術的水化物相特征分析 153
8.3 CMFRC的微觀改性機理分析 156
8.3.1 纖維結構的多尺度設計 156
8.3.2 CMFRC的微觀結構物理模型 157
8.3.3 CNT-CF對混凝土的改性機制 158
8.4 小結 160
第9章 結論與展望 161
9.1 結論 161
9.2 展望 163
參考文獻 165