不同外形GFRP变形筋的粘结性能试验比较

GFRP变形筋的外形是影响GFRP筋与混凝土粘结性能的重要因素。本文利用拔出试验研究8种不同外形的GFRP变形筋与混凝土之间的粘结性能,比较了不同外形的GFRP变形筋的粘结强度。试验结果表明,GFRP变形筋的粘结强度较高,最佳肋间距不应超过直径的2.5倍,肋高度应不小于直径的3%。     

不同试验方法对GFRP筋粘结强度的影响研究

基于拉拔和粱式试验，探讨了这两种试验方法对GFRP筋与不同种类混凝土(包括混凝土C30、掺纤维与不掺纤维的混凝土C50等)之间粘结强度的影响。研究表明，梁式试验的GFRP筋粘结强度稍低于拉拔试验的结果；混凝土强度等级以及是否掺加聚丙烯纤维对GFRP筋的粘结强度影响较小。     

考虑不同位置变化的GFRP筋与混凝土粘结试验研究

通过对GFRP筋混凝土试件进行内贴片单端拉拔试验,将试验数据进行总结和分析,绘制GFRP筋应变随荷载和不同位置变化的分布曲线,探讨曲线各自的特征;研究GFRP筋与混凝土之间的粘结应力及滑移随不同位置变化的分布情况。试验结果表明,由于GFRP筋材料本身特性的原因使得其与混凝土之间的粘结应力随位置的变化规律与钢筋混凝土有显著的不同;运用粘结长度范围内不同位置处的滑移拟合公式得到的随不同位置变化的滑移曲线计算值与试验值吻合良好。     

GFRP筋尺寸及材料组分对其拉伸性能的影响

为研究玻璃纤维增强塑料(GFRP)筋尺寸及材料组分与拉伸性能的关系,针对直径不同且同时GF体积分数(vf)不同的聚乙烯(PE)基和不饱和聚酯(UP)基GFRP筋进行拉伸试验。结果表明,两种GFRP筋在拉伸过程中的整个破坏模式以"裂纹破坏模式"为主。PE基GFRP筋的直径是影响其初裂强度(fc)和破坏强度(fp)的主要因素,当直径为20 mm时,筋体的fc和fp均达到最高。UP基GFRP筋直径较小时,其和vf对fc和fp的影响不大,当直径大于16 mm后,其对fc的影响更显著;当vf变化不大时,除在直径为20 mm时fp有一升高的突变值外,其它直径下fp的变化较小。PE基GFRP筋的fc比UP基GFRP筋高很多,其抗开裂性能更好。     

树脂改性对玻璃纤维增强聚合物筋材物理力学性能的影响

在基体树脂中加入阻燃剂和抗静电剂可以改善复合材料的阻燃和抗静电性能,同时也会影响复合材料的力学性能。本文通过在不饱和聚酯树脂中加入阻燃剂和抗静电剂,研究了树脂改性对玻璃纤维增强聚合物（GFRP）筋材拉伸性能、压缩性能、剪切性能、抗静电性能和阻燃性能的影响,分析了改性树脂的阻燃和抗静电机理。试验发现,树脂改性对GFRP筋阻燃和抗静电性能有明显提高,压缩强度有所增加,但GFRP筋拉伸性能和剪切性能有不同程度的降低。     

长期腐蚀环境影响下GFRP筋混凝土构件的老化机理及抗弯性能研究

为了研究长期腐蚀环境影响下GFRP筋混凝土构件的老化机理以及抗弯性能,分别分析了水分、温度、碱性环境等因素对GFRP筋抗拉强度、有效受拉面积和粘结强度等性能方面的影响。基于GFRP筋材料老化后与混凝土协同工作关系的变化,通过构造新的几何条件,推导了老化GFRP筋正截面抗弯承载力计算公式,利用推导的公式分析了不同GFRP筋老化率对构件承载力的影响。研究表明:GFRP筋混凝土构件在腐蚀环境长期作用下,GFRP筋不断老化,其抗拉强度、有效受拉面积以及粘结性能都有不同程度的降低;随着GFRP筋材料老化率的不断增加,构件抗弯承载力损失率也不断增加,当老化率达到27%时,构件抗弯承载力也相应损失了25.97%。     

GFRP筋增强混凝土梁受力性能分析

本文运用非线性全过程分析方法分析了GFRP筋增强混凝土梁和钢混凝土梁不同的受荷－变形性能,指出针对GFRP筋的强刚度特性,为充分利用GFRP筋的高强特性,有必要采用预应力构件,文章进一步分析了预应力GFRP筋增强混土梁的受荷－变形性能。     

GFRP筋混凝土板正截面抗弯承载力研究

为了研究GFRP筋混凝土板的正截面抗弯承载力,基于平截面假定、内力平衡条件以及变形协调条件,对GFRP筋混凝土板在适筋及适量超筋两种配筋设计情形下的正截面抗弯承载力计算公式进行了推导,通过8组具有不同配筋率与混凝土强度等级的GFRP筋混凝土板抗弯承载力试验,对推导的计算公式进行了验证,同时研究了构件抗弯承载力与配筋率、混凝土强度等级之间的变化关系。结果表明:试验得到的极限承载力与公式计算的理论承载力数据吻合较好,可以较准确地反映GFRP筋混凝土板抗弯承载力的计算过程;适量超筋设计构件破坏形式表现为以受压区混凝土被压碎为标志的塑性破坏,这种设计方式更有利于提高GFRP筋混凝土板的安全性能;同时为了保证混凝土板达到极限承载力时受拉区GFRP筋不被拉断,建议设计配筋率取1.4倍的平衡配筋率;随着GFRP筋混凝土板配筋率的增加,构件承载力系数逐渐增大,安全储备也逐渐提高;GFRP筋混凝土板的抗弯承载力随着配筋率与混凝土强度的增加而逐渐增大。     

GFRP筋与橡胶混凝土粘结性能试验研究

为了研究GFRP直径、橡胶取代率及立方体抗压强度对GFRP筋橡胶混凝土粘结性能的影响,按照CSA标准设计了15组标准粘结试件。抗拔试验结果表明:拉拔试件的破坏形态大多为拔出破坏;GFRP直径、橡胶取代率及立方体抗压强度对粘结强度均有影响,其中粘结强度随GFRP筋直径的增大而下降,随橡胶取代率的增加而下降,随立方体抗压强度的增加而提高。     

采用GFRP配筋解决混凝土碳化对桥梁面板的负面影响

桥梁面板是桥梁结构的主要构件,对结构的整体性能和交通运输起着至关重要的作用.然而随着使用年限的增加,混凝土碳化将对钢筋混凝土桥梁面板的耐久性能产生较大的影响.近年来,玻璃纤维增强复合筋材(GFRP Bars)因具有高强、轻质、耐腐蚀等性能而逐渐被工程界认可.非线性有限元分析结果表明,由于压缩薄膜效应的存在使得同样配筋率的GFRP筋混凝土桥梁面板与钢筋混凝土桥梁面板的工作性能相似,证实了GFRP筋代替钢筋的可行性.在分析混凝土的碳化机理和GFRP的材料属性后发现,由于碳化使混凝土的渗透性和孔隙率降低,在碳化发生以后GFRP筋混凝土桥梁面的耐久性能不仅没有下降反而有所提高.     

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。     

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。     

Durability and degradation mechanism of GFRP bars embedded in concrete beams with cracks

This paper reports an experimental study on the durability performance of glass fibre-reinforced polymer (GFRP) bars embedded in concrete beams with cracks. Accelerated tests were performed by immersing the beams in an alkaline solution at 60°C and in tap water at 23°C. Tensile tests were conducted to evaluate the residual tensile properties of the aged GFRP bars. Moreover, scanning electron microscopy, Fourier transform infra-red spectroscopy and differential scanning calorimetry were employed to observe and analyse potential deterioration of the fibres, matrix and fibre/matrix interface. The results showed that the tensile strength of the GFRP bars embedded in concrete beams decreased in all the different environments tested, and most of the tensile strength losses occurred during the initial stage. Actually, compared to the accelerated aging environment, the degradation of the tensile strength of GFRP bars embedded in concrete in the real-world environment is minor because the concrete, which has superior barrier properties, acts like a protective cover for the GFRP bar. Based on the test results, it can be concluded that a crack in concrete may increase the environment effect on the durability performance of the GFRP bar, but cannot change the mechanisms of mechanical degradation of the GFRP bar. In addition, the degradation rate of the GFRP bar was accelerated by sustained flexural loading. Consequently, it is important to restrain and alleviate the combined interaction of a harsh environment and sustained loading in practical engineering to enhance the durability of GFRP bars.     

GFRP筋拉伸力学性能与破坏形态试验分析

对不同尺寸和纤维含量条件下的螺纹纤维筋进行研究,利用一次性拉伸和循环拉伸试验,观察筋体在受力中表观特征和应力的对应关系,对比分析玻璃纤维增强复合材料（GFRP）筋体1/2和1/4处的应力应变关系。结果表明,GFRP筋达到一定的应力时筋体出现裂纹,裂纹开展从筋体套筒附近开始,并随着应力增加而向中间扩展,在破坏前随应力减小而逐渐闭合;裂纹在筋体破坏前纵向发展,在达到破坏荷载时裂纹呈现横向参差不齐的断裂破坏特征;材料的弹性模量稳定,泊松比受加载循环影响而减小;不同纤维含量的GFRP筋会有不同的破坏荷载和破坏形态;筋体的破坏性质介于脆性破坏和塑性破坏之间;直径为20mm和直径为25mm筋体利用效率最高,是较为优化的筋体尺寸类型。     

自然环境温度下碱对玻璃纤维增强塑料筋力学性能的影响研究

采用碱性溶液静止浸泡和干湿循环两种方法对玻璃纤维增强塑料筋(GFRP)进行了不同时长的作用后,对筋体的力学性能进行表征,探究了其力学性能的退化规律,利用GFRP耐久性寿命预测公式,拟合得到了直径20 mm的GFRP力学性能的退化模型,并使用该模型预测了GFRP长期拉伸性能的变化趋势.结果表明,随着碱液对GFRP作用时间...     

玻璃纤维增强聚合物筋压缩和剪切性能试验研究

本文制备了不同直径、不同肋间距以及不同表面形式的玻璃纤维增强聚合物(GFRP)筋.在此基础上,通过玻璃纤维增强聚合物筋的压缩性能和剪切性能试验,研究GFRP筋的破坏形态和机理.分析GFRP筋直径、肋间距、表面形式以及长细比对其抗压强度和剪切强度的影响.试验结果表明,直径的变化对GFRP筋的抗压强度和剪切强度均有一定影响,肋间距和长细比的影响则不明显.     

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。     

基于动态剩余刚度的GFRP筋拉伸疲劳损伤研究

按照应力水平为0.3、0.5、0.6,应力比为0.3、0.5等工况组合,对直径为16、20 mm的玻璃纤维增强（GFRP）筋开展反复拉伸试验。利用动态剩余刚度表征GFRP筋的损伤,得到了不同应力水平、应力比下GFRP筋动态剩余刚度退化演变规律。结合EEB、YLS模型,对试验结果开展验证和拟合,在应力水平为0.3、0.5时,YLS模型可表征GFRP筋体绝大部分阶段的疲劳损伤特性,EBB模型与试验结果吻合不好。试验结果的曲线拟合表明：采用分段指数函数拟合曲线能更好地表征试验中的疲劳损伤特性。     

Durability study on glass fiber reinforced polymer soil nail via accelerated aging test and long‐term field test

Replacing steel reinforcements with glass fiber reinforced polymer (GFRP) bars has emerged as one of the most promising solutions to the problem of corrosion in geotechnical engineering. Accelerated aging and field tests were conducted to investigate the durability of GFRP bars that were used as soil nails in slope reinforcement. Two types of E‐glass/(vinylester and unsaturated polyester) were immersed in alkaline and saline solutions for 60 d, 180 d and 360 d. Mechanical and physical experiments were carried out to obtain the tensile strength and identify the reasons for damage and strength reduction. A pullout test was carried out after the GFRP soil nails were embedded in a slope for three years. The accelerated aging test results showed that alkaline conditions had a larger influence on the degradation of GFRP bars than did saline solutions and that strength reduction generally occurred at an earlier stage for the alkaline conditions than for the saline solution. The corrosion resistance of an unsaturated polyester bar is much lower than that of the vinylester bar, and the bar diameter has a certain impact. From the field test results, it can be seen that the GFRP soil nails are durable and perform well at the task of supporting a slope. The technology for sensing fiber Bragg gratings (FBG) is very convenient for monitoring soil nails and is suitable for long‐term observation. POLYM. COMPOS., 38:2863–2873, 2017. © 2015 Society of Plastics Engineers     

GFRP筋与混凝土粘结性能试验研究

基于40个试件的试验,对GFRP筋试件和钢筋试件的粘结破坏进行了研究。试验结果表明,拔出端存在明显的应力集中现象;两种试件的破坏粘结强度接近,仅与混凝土的极限拉应力有关;破坏过程中GFRP试件比钢筋试件表现出了更好的延性。本文提出了筋材的混凝土保护层临界厚度确定公式,考虑了影响临界厚度的主要因素:即筋材粘结强度、混凝土单轴抗拉强度和筋材直径,建议GFRP筋混凝土保护层厚度不能简单采用钢筋混凝土的,即应通过试验提出合理的取值。