GFRP筋在海洋环境下的耐久性研究

为研究GFRP筋在海洋环境下的耐久性,GFRP筋被置于60℃的海水、碱、碱+海水三种腐蚀液中进行加速腐蚀试验,并选取对GFRP筋耐久性影响最大的碱+海水溶液,进行干湿循环和应力/腐蚀试验。通过拉伸试验法和扫描电子显微镜的测试方法,研究了不同条件下GFRP的耐久性和腐蚀机理。试验结果表明,由于纤维中的硅氧键分别与水分子和氢氧根离子发生离子交换或化学反应,使硅氧键断裂,并且在遭受化学破坏的纤维和树脂界面处促进水化产物的生成,因此碱离子对GFRP筋的耐久性影响最大。加速腐蚀试验中,在碱+海水溶液中浸泡6个月后GFRP筋的抗拉强度损失接近30%,弹性模量的损失较小,为12%;在干湿循环和应力腐蚀条件下GFRP筋的抗拉强度和弹性模量保持率都接近90%,显示出良好的耐久性。     

混凝土碱环境中GFRP筋耐久性能试验研究

针对玻璃纤维增强聚合物(GFRP)筋在混凝土环境中的抗拉性能进行了试验研究,通过分析侵蚀前后试件的极限抗拉强度和弹性模量等力学性能参数,研究了两种温度下碱溶液和自来水浸泡混凝土环境中GFRP筋的抗拉强度退化规律。试验结果表明,在20℃、40℃自来水环境下浸泡90d后,GFRP筋抗拉强度与对照试件相比分别下降了8.8%和12.2%,而在相同温度的碱溶液中其抗拉强度衰减量可分别达到17.5%和22.1%;随着龄期的增加,抗拉强度减小的趋势逐渐减缓;通过将GFRP筋在混凝土环境下浸泡和直接浸泡在碱溶液中抗拉强度的试验数据对比分析发现,GFRP筋在模拟碱环境中的抗拉强度退化速率约为实际混凝土环境中的2.5~3倍。     

碱性环境下不同基体材料GFRP筋的拉伸性能试验研究

玻璃纤维增强聚合物(Glass Fiber Reinforced Polymer,简称"GFRP")筋作为一种替代钢筋的新型建筑材料已在混凝土结构中开始使用,研究在模拟混凝土的碱性溶液中,不同基体材料的GFRP筋在90 d浸泡周期内的腐蚀机理、破坏机理及拉伸强度、弹性模量等拉伸力学性能的变化规律。试验结果表明:两种基体材料GFRP筋的典型破坏形式大致相同,均为丝束状炸开的脆性破坏;基体材料为不饱和聚酯树脂基的GFRP筋的拉伸强度会不断降低,弹性模量前期稍有增长,后期也不断降低,最终浸泡周期达到90 d时,其拉伸强度和弹性模量的衰减均低于标准的最低要求;基体材料为乙烯基酯树脂的GFRP筋的拉伸强度会不断降低,但衰减速率要低于基体材料为不饱和聚酯树脂的GFRP筋,而弹性模量变化并不明显,最终浸泡周期达到90 d时,抗拉强度和弹性模量均满足标准规定的最低要求。     

海水环境下GFRP筋⁃海水海砂混凝土黏结行为演化规律

为研究海水环境下GFRP筋与海水海砂混凝土的黏结行为,设计并测试了54个GFRP筋⁃海水海砂混凝土中心拉拔试件,采用温度加速实验,研究清水和海水环境腐蚀后试件黏结强度的变化,并分析了试件的黏结滑移曲线上升段。结果表明,海水温度的升高加速了GFRP筋⁃海水海砂混凝土试件黏结强度的退化,在相同浸泡条件下,60 ℃的黏结强度相较于10 ℃降低了15 %左右;海水环境对试件黏结强度的影响略大于清水环境。分别使用BPE模型、CMR模型和Malvar模型对试件黏结滑移曲线上升段进行分析,结果表明,海水环境下GFRP筋⁃海水海砂混凝土黏结滑移曲线上升段宜采用Malvar模型。最后根据TSF寿命预测法得出,在20 ℃海水环境下,GFRP筋⁃海水海砂混凝土试件使用100年后的黏结强度保留率为65.58 %。     

碱液下GFRP筋力学性能劣化模型研究

为研究碱液下玻璃纤维增强复合材料（GFRP）筋力学性能劣化规律,对直径为20 mm和25 mm的GFRP筋进行碱溶液分别浸泡30、90 d和180 d后的拉伸试验,得到筋体在碱液不同腐蚀时间后筋体的极限拉伸强度及弹性模量等力学性能指标;对比研究了相同直径筋体在盐溶液浸泡180 d后的力学性能变化;建立了碱液下GFRP筋剩余强度衰减模型。结果表明,相同的腐蚀龄期,碱性环境对GFRP筋力学性能劣化影响高于盐环境;碱液下GFRP筋拉伸强度随浸泡时间的增长呈下降趋势,GFRP筋前期被腐蚀速率高于后期;分析修正后的碱液下筋体剩余强度衰减模型与试验结果吻合度较高。     

温度对玻璃纤维增强聚合物筋与混凝土黏结性能影响试验研究

为研究不同温度及不同升温（单调升温和循环升温）、降温方式（单调升温⁃自然冷却和单调升温⁃快速冷却）对玻璃纤维增强聚合物（GFRP）筋与混凝土之间黏结性能的影响,选取2种黏结长度共90个GFRP筋⁃混凝土立方体试件在温度为20~220 ℃范围进行拉拔试验,并在同样温度条件下对54个混凝土立方体试件（单调升温、单调升温⁃自然冷却）进行抗压、抗拉强度测试。结果表明,2种升温方式下,GFRP筋与混凝土随温度升高黏结性能退化严重,温度低于120 ℃时,单调升温对黏结强度退化影响超过循环升温;温度超过120 ℃时,升温方式对黏结性能衰减程度影响减小;2种降温方式下,单调升温⁃快速冷却随温度升高黏结性能退化明显,单调升温⁃自然冷却影响轻微。     

不同环境条件下GFRP筋长期力学性能实验对比研究

对GFRP筋在混凝土包裹、碱性溶液浸泡及自然环境紫外线辐射等不同环境条件下长期力学性能的发展变化情况进行了为期一年多的跟踪实验测试,一方面研究GFRP筋在长期混凝土包裹条件下实际的性能发展规律,另一方面检验以往GFRP筋加速老化实验的可靠性。已有测试结果表明,经历一年多的混凝土包裹及室外环境曝露后,GFRP筋抗拉强度长期衰退幅度不大,而碱液长期浸泡一年后GFRP筋抗拉强度衰退约20%。     

温度对GFRP筋拉伸力学性能的影响研究

通过对直径16、22、25 mm玻璃纤维增强复合材料(GFRP)筋在20~180℃及22 mm GFRP筋在200~320℃的拉伸试验,分析了三种直径筋体在高温环境下拉伸力学性能的变化规律。结果表明,GFRP筋极限拉伸强度、极限延伸率、弹性模量随温度升高而下降;直径越大,极限拉伸强度、极限延伸率降幅越大,弹性模量降幅差别不大。180℃时,三种直径筋体的极限拉伸强度相比20℃分别下降了33.64%、36.30%、51.84%;极限延伸率下降了41.97%、49.32%、60.67%。20~40℃内应力-应变曲线近似双折线,60~100℃近似直线。100℃时,三种直径筋体的弹性模量与常温比下降了24.46%、21.57%、21.28%。模拟出三种直径在高温环境下极限拉伸强度与常温比较的折减系数与温度的函数关系,100℃以内弹性模量与温度呈双折线关系。     

温度对纤维增强塑料筋本构关系影响研究

为研究温度对纤维增强塑料筋本构关系的影响,对直径8玄武岩增强塑料(BFRP)筋和玻璃纤维增强塑料(GFRP)筋恒温20～120℃后进行纵向拉伸试验,得出其本构关系随温度的变化规律曲线。通过分析BFRP和GFRP筋受拉后变形的特征以及本构关系的变化曲线,用回归分析法得出BFRP和GFRP筋弹性模量在不同温度范围内的变化规律。结果表明:在BFRP与GFRP筋破坏之前,两者应力与应变曲线均呈现线性的增长趋势,无相对明显的屈服阶段。随恒温温度的增加,BFRP筋拉伸弹性模量呈现递增趋势,增长幅度达到5. 4%;恒温温度在20～100℃范围内,GFRP筋拉伸弹性模量出现增加的趋势,在100～120℃范围内呈现递减的变化规律,变化幅度达到13. 9%,GFRP筋弹性模量受温度影响较BFRP敏感。     

不同种类GFRP筋的力学性能试验比较

GFRP筋的高强、轻质、耐腐蚀、抗磁性使其具有了作为结构材料的优良性能,解决了钢筋混凝土中钢筋锈蚀的严重问题.本文对研制开发的6种不同的GFRP筋进行常温拉伸比较试验.结果表明,随树脂的不同与玻璃纤维含量的改变,不同GFRP筋的强度及弹性模量有较大的差异.