模拟海水海砂混凝土环境下GFRP筋耐久性试验研究

采用加速老化试验方法对模拟海水海砂混凝土环境下玻璃纤维增强聚合物(GFRP)筋的耐久性能展开研究。对GFRP筋在60℃五种不同的海水-海砂混凝土溶液浸泡下的外观形态、吸湿率进行分析,并运用扫描电子显微镜(SEM)对腐蚀后GFRP筋的微观形貌进行观测。结果表明,模拟海水-海砂混凝土环境中,试件均出现了不同程度纤维与树脂界面层脱黏的现象,其中OH-浓度较高的环境中试件出现了树脂的破损;在相同侵蚀时间下,GFRP筋在海水海砂混凝土环境溶液中的吸水率要低于普通混凝土环境溶液;在实际海水海砂混凝土结构中,可以通过采用FRP高性能海水-海砂混凝土结构以减少环境作用对FRP筋的侵蚀作用。     

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。     

反复荷载下GFRP筋与混凝土黏结性能

对直径为16 mm,埋深分别为4d、5d、8d的玻璃纤维增强(GFRP)筋标准立方体拉拔试件进行静载和反复荷载作用下的拉拔试验,研究了2种不同应力水平（60 %Fm、80 %Fm）的反复荷载作用下GFRP筋与混凝土之间的黏结滑移关系,埋深与黏结强度关系,黏结刚度、加载端滑移量随循环次数的演变规律,得到了反复荷载下黏结滑移滞回曲线变化规律。结果表明,反复荷载下较少的循环次数对黏结强度和滑移量的影响不大;当反复荷载应力水平不高、循环次数较少时,黏结强度没有显著的退化,反而在一定程度上有所增加;较高应力水平反复荷载下,GFRP筋与混凝土之间的黏结强度退化较显著。     

FRP筋海水海砂混凝土研究现状综述

海砂混凝土和纤维增强复合材料筋（FRP筋）的组合应用是避免传统钢筋混凝土结构锈蚀破坏的有效途径。该文介绍了FRP筋、海砂混凝土、海水海砂混凝土和FRP筋海水海砂混凝土的研究现状和应用情况,指出FRP筋海水海砂混凝土尚需研究的问题。FRP筋海水海砂混凝土的研究和应用,能为我国沿海建筑用砂紧缺和岛礁建筑等海洋开发提供新的建设思路。     

海水海砂混凝土研究进展

利用海水海砂替代淡水河砂制备混凝土不但能缓解土木工程行业对资源的消耗,而且对于沿海城市及远海岛礁建设而言,就地取材节约了大量的运输成本和时间成本,因此,对于海水海砂资源化利用的研究变得尤为重要。以海水海砂混凝土为研究对象,通过对比国内外学者对海水海砂特性的研究,综合分析了海水海砂混凝土力学性能以及干湿循环和冻融循环下耐久性能以及海水海砂混凝土与纤维增强聚合物(FRP)筋组合结构粘结性能的发展规律。最后对目前海水海砂混凝土研究成果进行了总结,并对未来的研究内容提出了建议。     

海水海砂混凝土力学性能与耐久性研究综述

远海工程建设面临钢筋混凝土易腐蚀、河砂和淡水匮乏等难题。国内外学者选择资源丰富的海水海砂代替淡水河砂制备混凝土,并研究其工作性能、力学性能及耐久性能。海水海砂中高含量的氯盐会加快水泥水化和凝结,导致早凝和早期强度提高,但后期增长变缓,最终强度与淡水河砂混凝土相近。海砂中少量的贝壳对混凝土工作性能和力学性能影响不大。海水海砂混凝土中的氯离子传输及结合方式更为复杂,其不同于内掺型氯离子,由此导致海水海砂混凝土中的钢筋锈蚀机理改变。辅助胶凝材料、复合型阻锈剂及纤维增强复合筋等为海水海砂混凝土结构应用提供了保障。     

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。     

玻璃纤维增强复合材料筋材连接试验研究

本文通过实验研究了由两种不同的粘结材料对玻璃纤维增强复合材料(GFRP)筋材的连接特性。研究表明采用环氧类树脂粘结剂进行钢套管和GFRP筋的连接,技术可行;环氧类树脂粘结剂的粘结滑移关系曲线上升段具有双折线特性。依据粘结滑移关系曲线,建议粘结强度设计值以屈服强度或控制变形量为确定标准,本试验建议取粘结极限强度的50%。提出了选择粘结剂的指标和温度影响、各种环境介质对其粘结性能劣化的影响试验要求。     

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。     

海水海砂高性能混凝土耐高温性能研究

本文使用丰富的海砂资源制备海水海砂高性能混凝土并研究其耐高温性能。通过压汞仪研究不同养护方式和预处理后海水海砂高性能混凝土的孔结构、微观结构,及其爆裂温度、爆裂过程和不同温度加热后力学性能变化规律。研究发现:采用热水养护的海水海砂高性能混凝土抗压强度达到162.03MPa;高温后混凝土的力学性能呈先增加后衰减的变化趋势,海水海砂高性能混凝土在300℃～ 400℃时力学性能达到峰值;海水海砂混凝土最高加热温度达到1150℃不爆裂。使用海水海砂制备的高性能混凝土具备较好的耐高温性能,采用标准养护并在应用前进行烘干处理可以使混凝土的耐高温性能达到最佳。     

玄武岩纤维增强塑料筋混凝土黏结性能的梁式试验研究

设计制作了14个玄武岩纤维增强塑料筋（BFRP筋）混凝土梁式试件和2个钢筋混凝土梁式试件,通过梁式试验分析了影响BFRP筋混凝土黏结性能的主要因素。结果表明,（1）BFRP筋的受力过程可分为微滑移段、正常滑移段、加速滑移段和下降段;（2）当BFRP筋的锚固长度相同时,随着混凝土强度的提高,黏结强度随之增大;（3）当混凝土强度相同时,随着BFRP筋锚固长度的增加,黏结强度明显减小,并且试件的破坏模式也发生了改变;（4）BFRP筋直径的大小对黏结强度的影响不明显;（5）当筋直径、锚固长度和混凝土强度相同时,BFRP筋混凝土的黏结强度与钢筋混凝土基本相当;（6）BFRP筋的外形对BFRP筋混凝土的黏结性能有着较大的影响。     

强动载作用下海水海砂混凝土应用研究进展

岛礁建设工程对于维护我国合法权益有着重要意义,从大陆运送混凝土原材料到岛礁费时费力,且不经济,因此利用岛礁已有资源制成海水海砂混凝土成为岛礁建设工程中重要的建筑材料.本文系统介绍了海水海砂混凝土材料静动态力学性能、新型复合纤维材料(FRP)筋-海水海砂混凝土组合结构力学性能方面的研究现状,并指出应对海水海砂混凝土的动态...     

表面内嵌FRP筋混凝土粘结-滑移本构关系试验研究

通过对一组表面内嵌FRP筋混凝土试件进行拉拔试验,分析表面内嵌FRP筋混凝土的受力过程和破坏模式;研究FRP筋直径、粘结长度和FRP筋类型等因素对粘结滑移性能的影响。结果表明,试件的破坏模式表现为FRP筋与结构胶界面破坏、结构胶与混凝土界面剥离、FRP筋被拉断和结构胶劈裂四种破坏模式;内嵌BFRP筋试件的粘结应力随粘结长度的增长而增大,而内嵌GFRP筋试件的粘结应力随粘结长度的增长而减小。因FRP筋泊松比的降低和剪切滞后效应,试件的粘结应力随着FRP筋直径的增大而减小。同时,对试验结果进行处理分析,建立了一种适用于表面内嵌FRP筋混凝土粘结-滑移本构关系模型,并给出模型特征点的数学表达式,将拟合曲线与试验曲线进行对比分析。结果表明,该本构关系能够较为准确地模拟表面内嵌FRP筋混凝土的粘结滑移性能。     

锈蚀钢筋混凝土黏结性能及本构关系的试验研究

通过电化学加速锈蚀方法,获得了不同锈蚀率下(0 ～4.84％)高强钢筋与混凝土的黏结-滑移曲线.分析了钢筋锈蚀率对钢筋与混凝土之间黏结强度、黏结刚度的影响.结果表明:钢筋锈蚀率较低时(≤2.22％),黏结强度、黏结刚度均随锈蚀率的增长而增强;当钢筋锈蚀率超过3.46％时,试件出现锈胀裂纹,黏结强度、黏结刚度出现明显衰退;基于试验结果,建立了高强钢筋锈蚀后与混凝土间黏结-滑移本构方程,可用于对锈蚀钢筋混凝土结构的有限元分析提供参考.     

玄武岩纤维增强聚合物筋混凝土循环拉拔试验及预测模型

为探究动荷载下玄武岩纤维增强聚合物（BFRP）筋与混凝土的黏结行为,开展了BFRP筋混凝土正反向循环拉拔试验,对其黏结动力性能进行分析。结果表明,从黏结应力-滑移关系曲线揭示,循环荷载下BFRP筋与混凝土黏结行为经历4个阶段的受力特征：弹性阶段、裂缝扩展阶段、裂缝闭合阶段和摩擦阶段;随BFRP聚合物筋直径的增大,降低了BFRP筋-混凝土界面的黏结强度;随循环次数的增加,BFRP筋与混凝土的黏结强度减小,黏结强度对应的滑移量增加,剪切滞回面积减小,耗能能力降低;基于试验结果,提出了适用于计算循环荷载下BFRP筋与混凝土黏结性能的预测模型,从而为BFRP筋混凝土抗震和疲劳行为奠定试验和理论基础。     

ALC板专用砂浆早期抗剪黏结性能试验与数值模拟研究

为研究蒸压轻质混凝土(ALC)板专用砂浆的早期抗剪黏结性能，设计并制作了4组专用砂浆黏结Z型试件和1组普通砂浆黏结Z型试件，通过对试件进行单面剪切试验，分析了普通砂浆黏结试件和不同养护龄期下专用砂浆黏结试件的抗剪强度、破坏形式和荷载-滑移曲线等抗剪黏结性能指标，并采用ABAQUS软件建立了专用砂浆黏结试件受剪有限元模型。研究结果表明：专用砂浆的早期黏结强度较高且发展较快，养护1 d后的抗剪强度是同强度等级普通砂浆养护28 d后的3.5倍；随着养护龄期的增加，专用砂浆黏结面的剪切刚度和极限滑移量均有小幅度增长，相较于普通砂浆，专用砂浆的塑性变形能力和试块-砂浆界面的黏结强度均有所提高；有限元计算的荷载-滑移曲线以及破坏特征与试验结果吻合较好，验证了牵引力-分离定律模拟专用砂浆黏结行为的有效性和可靠性。     

BFRP侧向约束对GFRP带肋筋与混凝土粘结性能的影响

为考察BFRP侧向约束对GFRP带肋筋与混凝土粘结性能的影响,对36个GFRP筋混凝土拉拔试件进行试验研究,主要试验参数为BFRP侧向约束层数(0层、1层、2层和3层)和混凝土相对保护层厚度c/d(1.6、2.2和3.0)。试验结果表明:BFRP侧向约束使拉拔试件的破坏模式由混凝土劈裂破坏转为GFRP带肋筋的拔出破坏;试件的粘结强度和达到粘结强度所对应的滑移量、侧向约束应力会随BFRP侧向约束层数的增加而增大;相同BFRP侧向约束层数下,相对粘结强度随着c/d的增大而增大,但达到粘结强度所对应的侧向约束应力却随c/d的增大呈指数减小;相对粘结强度增加量随着达到粘结强度时侧向约束应力的增加呈对数增加。     

碱侵蚀环境下FRP筋的耐久性

将玻璃纤维增强塑料（GFRP）筋和碳纤维绞线（CFCC）筋在60℃碱溶液环境中进行耐久性加速实验。结果表明：GFRP筋在60℃、pH为13的碱溶液中浸泡54天后，极限拉伸强度降低了38．6％，弹性模量降低了6．6％．而在侵蚀实验经历54天后．CFCC筋试件表面未出现坑蚀现象，弹性模量提高了12．6％，说明CFCC筋的延展性有降低趋势；CFCC筋耐碱性能优于GFRP筋。     

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。     

型钢与地聚合物混凝土粘结滑移性能研究

为了研究型钢与地聚合物混凝土之间的粘结滑移规律,对9个型钢地聚合物混凝土柱试件进行推出试验,研究地聚合物混凝土抗压强度、型钢的保护层厚度、型钢的锚固长度以及配箍率四个参数对型钢地聚合物混凝土试件荷载-滑移曲线、破坏形态以及粘结滑移性能的影响。结果表明:试件的荷载-滑移曲线具有相同的发展趋势,可将其划分为无滑移段、荷载上升段、荷载下降段和水平残余段四个阶段;试件的破坏模式为混凝土劈裂破坏,劈裂裂缝从加载端型钢翼缘产生,并向自由端发展;随着地聚合物混凝土抗压强度、型钢的保护层厚度和配箍率的提高,试件的特征粘结强度呈上升趋势;与普通水泥型钢混凝土不同,型钢的锚固长度增大也会使试件的特征粘结强度提高。根据试验结果,建立了特征粘结强度的计算公式,提出了型钢地聚合物混凝土的粘结-滑移本构模型,采用该模型计算得到的型钢地聚合物混凝土粘结-滑移曲线与试验曲线吻合度较高。