低温环境FRP筋与混凝土粘结性能研究

发布时间：2020-09-24 12:40

　　纤维增强复合材料(FRP筋)具有抗拉强度高、耐腐蚀性能好、热膨胀系数与混凝土相近等优点,可以在复杂的环境中代替钢筋用于混凝土结构中,因而在土木工程领域得到了广泛的研究和应用。在低温环境下,FRP筋与混凝土之间良好的粘结性能是保证FRP筋与混凝土之间荷载有效传递和共同作用的重要前提,因此低温环境FRP筋与混凝土粘结性能是一个重要的研究课题。采用GFRP筋作为研究材料,在低温环境下通过梁式拉拔试验对GFRP筋与混凝土之间的粘结性能进行了探索,研究主要内容如下:(1)分析了FRP筋与混凝土的粘结机理,探讨影响FRP筋与混凝土粘结性能的主要因素,具体包括FRP筋的类型、混凝土抗压强度、FRP筋的表面构造、FRP筋的直径、保护层厚度、径向约束力、粘结长度以及外界环境。研究分析了几种FRP筋混凝土的粘结-滑移本构关系模型的适用范围及条件,为本试验研究提供理论依据。(2)自主研发了低温下力学加载试验箱。该装置的性能优势在于:在对试验箱内的试件实现降温保温有效控制的同时,利用联通在箱外的配重加载装置以及测试系统,达到同步实现对箱内试件的力加卸载和应变数据采集的目标,从而为本研究提供试验条件支撑。(3)对低温环境下GFRP筋与混凝土的粘结性能进行了研究。研究表明,随着温度的降低,在相同荷载作用下,GFRP筋与混凝土滑移量减小了17%~50%,GFRP筋与混凝土的粘结性能随着温度的下降而提高。试验同时还研究了低温环境中,粘结长度和GFRP筋直径变化对GFRP筋与混凝土的粘结性能的影响,结果表明在温度相同时,增大GFRP筋与混凝土的粘结长度,两者间的滑移增大了26%~40%,GFRP筋与混凝土的粘结性能随着粘结长度的增大而减弱;减小GFRP筋的直径,GFRP筋与混凝土的滑移减小了11%,GFRP筋与混凝土的粘结性能随着GFRP筋直径的减小而增强。
【学位单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU528
【部分图文】：

示意图,配重,加载,示意图

（a）操作配重（b）操作插车图 3.7 配重加载示意图表 3.5 配重级数及质量配重级数（由下至上）一级二级三级四级五级六级七级八级第一层质量（kg） 230 237 233 427 433 429 430 431第二层质量（kg） 225 233每级垫板质量（kg） 9 9 9 9 9 9每级总质量（kg） 230 471 475 427 442 438 439 440累计质量（kg） 230 701 1176 1603 2045 2483 2922 33623.3.3 试验箱制冷装置分为低温试验箱和液氮，试验过程中通过应变片测量应变，超低温试验箱如图 3.8 所示，实物图详见图 3.9，超低温试验箱的主要参数包括：

超低温,试验箱,外观

（g）对设备进行操作（h）数据显示图 3.9 超低温试验箱外观3.3.4 数据采集系统（1）TDS-530本试验采用的应变数据采集仪为 TDS-530 型高速静态数据采集仪，见图3.10，是日本东京测器研究所生产的一种全自动的多通道数据采集仪。主要技术参数包括：1）最多测量 1000 点；2）适用测量项目：应变、DC 电压、热电偶和铂电阻；3）测量范围：±测量范围：±铂电；4）最高分辨率：0.1μ 辨；5）采样速度：采集 1000 点的时间仅为 0.4 秒；6）测量数据能够存储在相应的数据存储卡中；7）电源：AC 85~250V 50/60Hz。

静态数据,粘结性能,梁式

（a）主机（b）扩展箱图 3.10 TDS-530 高速静态数据采集仪3.4 本章小结比较研究了两种粘结性能测试试验的方法的优劣，简述了低温梁式试验的计、浇筑以及试验加载方案；为试验数据的分析研究提供参考依据。具体结论括：（1）结合现有试验条件和试验要求，为在低温箱中形成温度与荷载耦合用，采用梁式试验方案作为本试验中针对 FRP 筋与混凝土的粘结性能试验方案（2）作为研究团队的主要成员，自主设计研发了超低温力学加载试验装一套，利用其可以实现力加载与温度控制和应变测试的独立同步进行，为实现课题研究提供了条件。

【参考文献】