碱环境下GFRP筋拉伸性能加速老化试验研究

基于ACI 440.3R—04规定的试验方法,开展了碱环境下玻璃纤维增强塑料(GFRP)筋拉伸性能的加速老化试验研究.试件数量共150根,试验参数包括:(1)碱溶液温度,分别为40,60,80℃;(2)GFRP筋直径,包括12.7,16.0,19.0mm;(3)碱溶液中的侵蚀时间,分别为3.65,18,36.5,92,183d.研究表明:在40,60,80℃碱溶液中侵蚀183d后,直径为16.0mm的GFRP筋的拉伸强度分别下降了34.97%,48.81%和68.85%;在60℃碱溶液中侵蚀183d后,12.7,16.0,19.0mm直径GFRP筋的拉伸强度衰减量分别为56.08%,48.81%和47.08%;随着浸泡时间的增加,40,60,80℃碱环境下GFRP筋的拉伸强度及伸长率呈下降趋势,且温度越高,衰减速率越大.采用扫描电子显微镜(SEM)对腐蚀前后GFRP筋的微观形貌进行了观测,发现腐蚀后GFRP筋的劣化区域内纤维和树脂之间的界面变得松散,纤维与周围树脂之间出现了明显的脱黏现象,而且随着碱环境温度的提高这种脱黏现象变得更为明显.最后,基于Arrhenius方程提出了碱环境下GFRP筋拉伸强度的预测模型.     

长期碱环境下GFRP筋抗压性能的尺寸效应

为研究玻璃纤维增强聚合物(glass fiber reinforced polymer,GFRP)筋在碱环境中抗压性能的尺寸效应,对4种直径(12、19、25、41mm)的GFRP筋在40℃和80℃的碱溶液中进行加速老化试验,研究直径对试件表面形貌、破坏形态和抗压强度的影响。结果表明:侵蚀90d后,直径为12mm的GFRP筋表面变为白色,而直径分别为19、25、41mm的GFRP筋表面变为黄褐色;GFRP筋受压均因树脂基体劈裂而破坏;直径越小,抗压强度保留率越低,且温度越高,腐蚀时间越长,尺寸效应对抗压强度保留率的影响越明显。并提出了碱环境中考虑尺寸效应的GFRP筋抗压强度退化模型。     

模拟海水低温环境下混凝土抗压性能试验研究

为了研究低温海水环境下混凝土的抗压力学性能变化,依据实测温度变化记录(不同于以往快速冻融试验),在试验室模拟了低温海水环境下混凝土的腐蚀过程,对在不同腐蚀程度下60个混凝土棱柱体试件进行抗压性能试验,得到了不同腐蚀时期混凝土抗压性能指标(轴心抗压强度、静力受压弹性模量等)。试验结果表明:低温海水侵蚀后混凝土试件的外观、质量和破坏形态等均随侵蚀时间发生变化,且随着腐蚀时间的延长,轴心抗压强度逐渐降低,但弹性模量变化不明显;分别采用质量损失、抗压强度、弹性模量和吸能能力等指标的变化率为损伤指标,对不同腐蚀程度混凝土力学性能的退化进行分析,得到了各损伤指标与混凝土抗压性能退化程度之间的变化规律。     

人工海水环境下GFRP筋抗拉性能加速老化试验

根据ASTM D665规定的试验方法,开展了40,60,80℃人工海水环境中玻璃纤维塑料（GFRP）筋抗拉性能的加速老化试验.GFRP筋试件数量共90根,直径为16mm,侵蚀时间分别为3.65,18.00,36.50,92.00,183.00d.结果表明：在40,60,80℃人工海水环境中侵蚀183.00d后,GFRP筋的抗拉强度分别下降了17.71%,24.89%和28.65%,而弹性模量仅分别下降了6.57%,4.40%和-3.77%.采用扫描电子显微镜（SEM）对腐蚀前后GFRP筋的微观形貌进行了观测,发现在GFRP筋的腐蚀劣化区域,环境温度为60℃的GFRP筋其纤维和树脂之间的界面变得松散（与环境温度为40℃筋相比）,而环境温度为80℃的GFRP筋内部则出现了孔洞.GFRP筋吸湿试验结果表明：在侵蚀初期,GFRP筋的吸湿曲线近似为线性;随着侵蚀时间的增加,吸湿曲线变缓并趋于水平;GFRP筋在人工海水溶液中的吸湿过程符合Fick定律.最后,在分析了环境温度、侵蚀时间等参数对GFRP筋抗拉性能影响的基础上,基于Fick定律提出了人工海水环境下GFRP筋抗拉强度的退化模型.     

模拟酸雨环境下C40混凝土抗压性能试验研究

利用实验室加速腐蚀方法模拟了3种pH值(分别为1.5,2.5和3.5)的酸雨环境,将246个C40混凝土棱柱体试块分为3组,分别在3种pH值酸雨溶液中进行侵蚀,并与108个同期未受腐蚀的试件作对比,得到了不同酸雨环境中混凝土腐蚀不同时期的抗压性能(轴心抗压强度、静力受压弹性模量等).结果表明:经模拟酸雨溶液中H+和SO42-的共同腐蚀作用,3组试件的外观、质量等均随时间的延长而发生变化,且其轴心抗压强度和弹性模量在腐蚀初期都有短暂的上升,而随着腐蚀时间的延长,其轴心抗压强度和弹性模量发生明显劣化,且酸性较强的酸雨溶液对混凝土力学性能的劣化促进作用比酸性弱的酸雨溶液更加显著.     

混凝土环境中GFRP筋性能衰退的规律及机理

为了探究玻璃纤维增强复合材料(GFRP)筋在模拟和真实混凝土环境中性能衰退的规律及机理,设置了碱溶液(AS)和混凝土包裹GFRP筋后置于自来水中(CS)2种侵蚀环境,采用短梁剪切法分析了GFRP筋力学性能的衰退规律,并借助扫描电子显微镜、差示扫描量热法分析了GFRP筋的微观结构和玻璃化转变温度(T_g).结果表明：随着温度的升高,GFRP筋层间剪切强度衰退的速率加快;GFRP筋在60℃的AS中老化183 d后层间剪切强度保留了48.6%,Tg降低了9.2%,部分纤维与树脂脱黏,树脂出现孔洞;相同条件下CS中GFRP筋的层间剪切强度保留了61.4%,Tg降低了3.4%,纤维产生浅坑.基于Arrhenius方程建立了北京地区GFRP筋的性能预测模型.     

混凝土在碱环境腐蚀下的GFRP筋受压性能研究

采用直径分别为8 mm、10 mm和12 mm的GFRP筋,将其在人工配制的碱溶液浸泡之后,碱环境腐蚀下的受压性能进行了研究。结果表明,GFRP筋在碱溶液中的浸泡时间越长,抵抗压力的强度指标、承受的最大荷载以及弹性模量等指标就会越低,发生损坏的几率越大。筋体越小,其被腐蚀就越严重,增加了筋体出现劈裂现象的几率。     

GFRP筋混凝土柱海水环境受压性能

从新的角度和采用真实的腐蚀条件,首先通过混凝土材料在海洋环境下的腐蚀试验排除海洋环境对混凝土材料的影响,然后对玻璃纤维增强塑料（GFRP）筋体进行腐蚀试验,将不同腐蚀时间的GFRP筋进行绑扎、支模和浇筑,制作成混凝土柱并进行试验。根据相关力学试验结果,对比混凝土构件内筋体腐蚀前后其极限承载力、破坏形态以及筋体腐蚀后构件各项性能的变化情况。结果表明:人工制备的高浓度海水溶液对混凝土材料的力学性能影响不大,有必要排除混凝土保护层对传统腐蚀试验的影响;在柱内筋体受到180 d腐蚀的条件下,钢筋混凝土柱的极限承载力保留率下降到70.2%,降低了29.8%;GFRP筋混凝土柱的极限承载力保留率下降到86.5%,降低了13.5%;海水环境下GFRP筋在受压构件中具有比钢筋更好的性能优势和使用价值。     

高温下GFRP筋和混凝土黏结性能试验研究

通过制备出不同试样,并测试其在高温环境中的黏结强度问题,详细分析了不同工况时GFRP筋与混凝土黏结强度问题,并根据测试数据推导理论模型。研究结果得出:温度对GFRP筋与混凝土黏结效果有很大的影响,随着温度升高,两者之间黏结强度不断降低;温度升高使滑移量增加,并且当温度接近玻化温度点时,滑移量变化出现波动,根据测试数据构建了黏结滑移理论式。     

早龄期再生块体混凝土抗压性能试验研究

分别探讨了龄期和不同取代率对再生块体混凝土抗压性能的影响,其中包括立方体抗压强度、圆柱体抗压强度、弹性模量和应力-应变曲线。结果表明：当再生块体取代率不高于30%时,不同龄期下立方体、圆柱体试件抗压强度均随再生块体取代率增大而提高。特别是当龄期为1 d时,最大增长幅度达到79%。此外,再生块体的掺入也能提高早龄期弹性模量。基于试验结果,得到了再生块体混凝土早龄期抗压强度的预测式。最后,通过研究再生块体混凝土微观结构随龄期增长的发展情况可知,再生块体旧水泥石-骨料界面过渡区是再生块体混凝土的最薄弱环节。     

拉拔条件下GFRP筋与混凝土粘结强度试验研究

采用Canadian Standards Association(CSA)标准规定的拉拔试验方法,考虑GFRP筋的种类、组分、直径、表面处理方法、肋间距、肋高度、肋宽度等因素,对GFRP筋与混凝土之间的粘结强度进行了试验研究。研究结果表明:试件的粘结破坏有筋表面变形的剪切、变形的脱落和肋间混凝土被剪碎三种形式;GFRP筋与混凝土的粘结强度低于钢筋与混凝土的粘结强度,大约为钢筋与混凝土粘结强度的65%~87%;GFRP筋的种类、直径、表面处理方法、肋高度、肋间距和肋宽度等因素对粘结强度的影响显著,但GFRP筋组分的影响不大;当肋间距为GFRP筋直径、肋高度为GFRP筋直径的6%时,GFRP筋与混凝土的粘结强度最高。     

玻璃纤维增强塑料/钢绞线复合筋混凝土保护层厚度试验研究及设计建议

混凝土结构中玻璃纤维增强塑料(GFRP)/钢绞线复合筋的保护层厚度,对保证结构的安全性、适用性和耐久性具有重要意义。基于混杂原理,利用玻璃纤维和钢绞线研制了弹性模量高、耐腐蚀性强的GFRP/钢绞线复合筋。采用拉拔试验,对69个混凝土拉拔试件进行试验研究,测定每个试件的粘结强度。试验变量包括GFRP/钢绞线复合筋的直径、混凝土强度等级和混凝土保护层厚度。通过对试验数据的统计分析,得到了加载端、自由端粘结滑移限值以及粘结强度限值,并在此基础上确定了GFRP/钢绞线复合筋的混凝土保护层厚度的设计建议值。试验数据和设计建议可为GFRP/钢绞线复合筋的工程应用和相关规范的制定提供参考和理论依据。     

GFRP筋混凝土梁耐火性能计算方法

通过GFRP筋混凝土梁耐火性能的理论分析与有限元计算,提出GFRP筋混凝土结构耐火性能的计算方法。在合理选择GFRP和混凝土材料的热工参数、高温力学参数的基础上,采用有限元分析软件ABAQUS建立三面受火的GFRP筋混凝土梁的高温热力学模型。经与GFRP筋混凝土梁火灾试验结果的对比验证,该高温力学模型具有较高的精确性。对影响GFRP筋混凝土梁高温力学性能的各参数进行有限元分析,结果表明,影响梁耐火性能的主要因素为梁上作用的荷载比、GFRP筋在混凝土截面的位置和受火时间。参考欧洲规范钢筋混凝土抗火性能的设计方法,提出GFRP筋混凝土构件基于力学性能的耐火设计公式。通过混凝土500℃等温线简化受火面积和GFRP筋高温强度等效换算的方式,将火灾下截面的非均匀材料力学性质转变为随受火时间变化的均匀材料,提出了不同受火时刻GFRP筋混凝土受弯构件的承载力计算式。经与有限元分析结果的对比,该计算方法精度较高,可应用于评估不同受火时刻下GFRP筋混凝土的高温承载力。     

混凝土动态抗压特性的试验研究

为了明确混凝土在动态荷载作用下的力学特性,应用MTS试验机,对C40混凝土在应变速率为10<'-5>～10<'-2> s<'-1>范围内进行单轴抗压试验.系统研究了不同应变速率下混凝土的抗压强度、弹性模量、峰值应变等抗压力学特性,分析了混凝土抗压强度、弹性模量等与应变速率之间的关系.试验结果表明:混凝土抗压强度、弹性模...     

GFRP锚杆在酸碱环境下的耐腐蚀性试验研究

用常温高浓度加速老化的方法分别做了普通环境和酸碱腐蚀环境条件下GFRP锚杆力学性能的试验,对比分析其被腐蚀后外观颜色、尺寸等的变化及其抗拉强度、抗剪强度、弹性模量等力学性质指标的损失量,研究其被介质腐蚀前后是否存在着显著差异,试验证明,GFRP锚杆具有较强的耐酸碱性能,具有很高的推广应用价值和广阔的发展前景。     

预制夹芯保温墙体FRP连接件抗拉强度加速老化试验研究

基于ACI 4403R 04规定的试验方法,将60根FRP连接件分别放入40,60℃的模拟混凝土环境中进行加速老化试验,侵蚀时间分别为365,1800,3650,9200,18300d.采用扫描电子显微镜（SEM）对侵蚀前后FRP连接件的微观形貌进行了观测,发现侵蚀后FRP连接件劣化区域内的纤维不断被腐蚀,与周围树脂之间出现了明显的脱黏现象,且随着侵蚀时间的延长和温度的提高这种脱黏现象更加明显.在40,60℃模拟混凝土环境作用下,侵蚀18300d后,FRP连接件的抗拉强度分别下降了3291%,3885%.基于阿列纽斯方程提出了模拟混凝土环境下FRP连接件抗拉强度的退化模型.     

非标准混凝土小型空心砌块抗压强度切割检测方法的试验研究

我国目前的砌块强度试验方法标准中,只对标准砌块的抗压强度规定了检测方法。对于工程现场常用的清扫孔砌块、系梁砌块的抗压强度检测还是一项空白,无据可依。通过切割法对清扫孔砌块、系梁砌块的抗压强度检测进行了试验研究,对完善我国砌块产品检验标准具有参考价值。     

C60混凝土高温后低周循环受压疲劳性能研究

为了研究高强混凝土所经温度高低、加温时间长短与低周受压疲劳损伤之间的关系,对经历200、500、800℃高温后的C60混凝土在低周循环受压荷载下的疲劳性能进行了试验研究。结果表明：高温后高强混凝土的色泽变浅,试块整体较疏松;经不同高温后高强混凝土在低周循环受压荷载下最大纵向总应变符合三阶段发展规律;相对于应力水平对高强混凝土疲劳应变的影响,高温历程对其影响更大,尤其是受热最高温度影响最为显著。根据应变发展的第二阶段提出了疲劳寿命的估算公式。分别定义疲劳变形模量比和相对残余应变为损伤变量,建立了经历不同高温后高强混凝土受压疲劳损伤模型,并根据疲劳变形模量比建立的损伤模型对高强混凝土的疲劳寿命进行了预测,预测值与实测值吻合良好。     

预制夹芯保温墙体FRP连接件抗剪性能加速老化试验研究

为实现预制夹芯保温墙体主体结构与围护结构同寿命,有必要开展混凝土环境下预制夹芯保温墙体纤维增强塑料(FRP)连接件的力学性能(主要是层间剪切性能)的加速老化试验研究。基于ACI 440.3R-04规定的试验方法,将30根预制夹芯保温墙体FRP连接件浸入60℃的模拟混凝土溶液中进行加速老化试验,侵蚀时间分别为3.65,18,36.5,92,183d,主要分析了侵蚀时间对FRP连接件层间剪切强度的影响。研究表明,在60℃模拟混凝土溶液环境下,FRP连接件的层间剪切强度早期退化较快,侵蚀36.5d后,退化速率逐渐变缓;侵蚀36.5d和183d后,FRP连接件的层间剪切强度分别下降了17.22%和26.89%。扫描电子显微镜(SEM)的观测表明,侵蚀后FRP连接件劣化区域内的纤维与周围树脂之间出现了明显的脱粘现象,而且随着侵蚀时间的增加这种脱粘现象更加明显。