高抗海水侵蚀玄武岩纤维筋增强地质聚合物混凝土的研究与工程应用
发布时间：2022-06-03 21:33
在21世纪海上丝绸之路和南海岛礁建设的推动下,我国海洋工程建设规模空前。而海洋环境下传统钢筋混凝土存在水化产物腐蚀、钢筋锈蚀等问题,严重影响海洋工程结构的长期耐久性能。地质聚合物的反应产物与硅酸盐水泥不同,在海洋环境下稳定性高、不易腐蚀,且玄武岩纤维（Basalt-fiber reinforced polymer bars,BFRP）不存在锈蚀膨胀的问题,因此BFRP筋增强地质聚合物混凝土在海洋工程建设方面具有广阔的应用前景。然而地质聚合物硬化过程中体积稳定性差、易收缩开裂,且目前尚无针对地质聚合物的混凝土配合比设计方法和步骤;同时BFRP筋抗拉强度高但抗压强度低,只能用于受弯构件,且海洋环境下BFRP筋增强地质聚合物混凝土结构的时变规律及服役寿命等问题尚待分析解决。针对上述问题,本研究通过MgO活性搭配有效减少了地质聚合物浆体的收缩,建立了地质聚合物混凝土配合比设计方法,采用螺旋BFRP筋与地质聚合物混凝土组合制备了梁柱等构件,基于BFRP筋增强地质聚合物混凝土梁构件的力学性能及其在海水环境下的时变规律,建立了海洋环境下BFRP筋增强地质聚合物混凝土构件服役寿命预测模型,最后在海堤建...
【文章页数】：194 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 海洋工程建设背景及海工混凝土结构腐蚀
1.1.1 海洋工程建设背景
1.1.2 海工混凝土结构腐蚀现状
1.1.3 海工混凝土抗蚀性能改善技术
1.2 地质聚合物及地质聚合物混凝土研究现状
1.2.1 地质聚合物简介
1.2.2 地质聚合物的体积收缩性能研究现状
1.2.3 地质聚合物抗腐蚀性能研究现状
1.3 玄武岩纤维筋混凝土研究现状
1.3.1 玄武岩纤维筋及其特性
1.3.2 BFRP筋混凝土结构的研究现状
1.4 BFRP筋地质聚合物混凝土结构应用于海洋工程时存在的问题
1.5 本文的研究思路内容及目的意义
1.5.1 研究思路
1.5.2 研究内容与技术路线
1.5.3 研究目的与意义
第二章 地质聚合物浆体补偿收缩设计及作用机制
2.1 原材料与试验方法
2.1.1 原材料
2.1.2 试验方法
2.2 地质聚合物浆体的收缩特性及补偿设计
2.2.1 地质聚合物浆体的收缩特性
2.2.2 地质聚合物浆体的收缩历程及补偿设计
2.2.3 MgO补偿地质聚合物浆体收缩的可行性分析
2.3 MgO对地质聚合物浆体收缩性能的影响
2.3.1 MgO掺量对地质聚合物浆体收缩性能的影响
2.3.2 MgO活性对地质聚合物浆体收缩性能的影响
2.3.3 MgO活性搭配对地质聚合物浆体收缩性能的影响
2.4 MgO对地质聚合物浆体安定性及力学性能的影响
2.4.1 MgO对体积安定性的影响
2.4.2 MgO对力学性能的影响
2.5 MgO补偿地质聚合物浆体收缩性能的作用机制
2.5.1 MgO对地质聚合物浆体反应产物和微观结构的影响
2.5.2 MgO在地质聚合物浆体中的反应程度
2.5.3 MgO补偿地质聚合物收缩历程
2.5.4 MgO补偿地质聚合物浆体收缩模型
2.6 本章小结
第三章 地质聚合物混凝土的制备及基本性能
3.1 原材料与试验方法
3.1.1 原材料
3.1.2 试验方法
3.2 地质聚合物混凝土配合比设计
3.2.1 配合比设计参数对地质聚合物混凝土性能的影响
3.2.2 配合比设计参数的确定
3.2.3 配合比设计步骤
3.3 地质聚合物混凝土的基本性能
3.3.1 工作性能
3.3.2 凝结硬化性能
3.3.3 力学性能
3.3.4 干燥收缩性能
3.4 本章小结
第四章 BFRP筋增强地质聚合物混凝土构件的力学性能
4.1 原材料与试验方法
4.1.1 原材料
4.1.2 试验方法
4.2 BFRP筋与地质聚合物混凝土的粘结滑移特性
4.2.1 BFRP筋直径对粘结滑移性能的影响
4.2.2 混凝土强度等级对粘结滑移性能的影响
4.2.3 粘结滑移模型分析
4.3 BFRP筋增强地质聚合物混凝土梁的承载特性研究
4.3.1 BFRP筋地质聚合物混凝土梁的承载性能
4.3.2 BFRP筋混凝土梁的承载能力分析
4.4 BFRP增强地质聚合物混凝土柱的承载特性研究
4.4.1 BFRP筋螺旋配筋方式在混凝土柱中应用可行性分析
4.4.2 BFRP筋地质聚合物混凝土柱的承载性能
4.4.3 承载力计算与分析
4.5 本章小结
第五章 海水环境下BFRP筋地质聚合物混凝土力学性能的时变及服役寿命评估
5.1 原材料与试验方法
5.1.1 原材料
5.1.2 试验方法
5.2 海水环境下BFRP筋和地质聚合物混凝土性能的时变规律
5.2.1 海水环境下BFRP筋性能的时变
5.2.2 海水环境下地质聚合物混凝土性能的时变
5.2.3 海水环境下BFRP筋地质聚合物界面性能的时变
5.2.4 BFRP筋和地质聚合物性能的时变机制分析
5.3 海水环境下BFRP筋地质聚合物混凝土力学性能的时变
5.3.1 海水环境下BFRP筋与地质聚合物混凝土间的粘结滑移
5.3.2 海水环境下混凝土梁的力学性能
5.4 海水环境下BFRP筋地质聚合物混凝土时变规律及服役寿命评估
5.4.1 海洋环境下地质聚合物混凝土强度时变模型
5.4.2 海洋环境下BFRP筋抗拉强度退化模型
5.4.3 海洋环境下界面退化引起的滑移效应
5.4.4 BFRP筋混凝土梁抗弯承载力时变模型
5.4.5 基于承载力退化的服役寿命预测
5.5 本章小结
第六章 BFRP筋地质聚合物混凝土在海堤工程中的应用
6.1 工程概况及施工特点
6.2 BFRP筋增强地质聚合物混凝土的工程应用
6.2.1 地质聚合物混凝土的制备
6.2.2 现场浇筑及施工质量控制
6.2.3 温度和变形监测
6.2.4 现场实体质量检测
6.2.5 施工效果
6.3 本章小结
结论
1 研究成果
2 展望
3 创新点
参考文献
攻读博士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]海洋环境下BFRP筋与混凝土黏结性能及基本锚固长度计算方法研究[J]. 吴刚,董志强,徐博,汪昕. 土木工程学报. 2016(07)
[2]MgO热处理过程对碱激发水泥的影响[J]. 李超超,师华,周文良,查进,黄继业,沈卫国. 硅酸盐通报. 2016(02)
[3]碱激发胶凝材料中碱硅反应研究进展[J]. 万暑,史才军,姜磊,欧志华,胡翔. 硅酸盐通报. 2015(11)
[4]再生混凝土收缩性能研究进展与发展趋势[J]. 封金财,徐巍,王新杰,朱平华. 混凝土. 2015(10)
[5]Investigation on the Thermo-dynamics of Alkali-activated Carbonatite[J]. 殷素红,WEN Ziyun,YU Qijun,MA Yuwei,HU Jie. Journal of Wuhan University of Technology（Materials Science Edition）. 2015(04)
[6]Preparation of Metakaolin Based Geopolymer and Its Three-dimensional Pore Structural Characterization[J]. 张云升,ZHANG Wenhua,SUN Wei,LI Zongjin,LIU Zhiyong. Journal of Wuhan University of Technology（Materials Science Edition）. 2015(03)
[7]Synergic Mechanism of an Organic Corrosion Inhibitor for Preventing Carbon Steel Corrosion in Chloride Solution[J]. 刘志勇,YU Lei,LI Qingzhong. Journal of Wuhan University of Technology（Materials Science Edition）. 2015(02)
[8]ETS法加固钢筋混凝土短梁抗剪性能试验研究[J]. 刘华新,柳根金,白云鹏,王晓坤. 混凝土与水泥制品. 2014(11)
[9]碱性环境中BFRP筋耐腐蚀性能试验研究[J]. 吴刚,朱莹,董志强,汪昕,吴智深. 土木工程学报. 2014(08)
[10]磷酸镁水泥基材料耐久性研究进展[J]. 常远,史才军,杨楠,杨建明. 硅酸盐学报. 2014(04)
博士论文
[1]硫酸盐腐蚀下混凝土损伤行为研究[D]. 徐惠.中国矿业大学 2012
硕士论文
[1]玄武岩筋混凝土梁受弯性能试验研究[D]. 朱绍铁.西南科技大学 2016
[2]模拟海水浸泡对玄武岩与玻璃纤维增强筋长期性能的影响[D]. 杨苗苗.哈尔滨工业大学 2014
[3]碱矿渣水泥与混凝土化学收缩和干缩行为研究[D]. 廖佳庆.重庆大学 2007
[4]FRP筋与混凝土粘结锚固性能的试验研究和理论分析[D]. 郭恒宁.东南大学 2006
本文编号：3653520
【文章页数】：194 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 海洋工程建设背景及海工混凝土结构腐蚀
1.1.1 海洋工程建设背景
1.1.2 海工混凝土结构腐蚀现状
1.1.3 海工混凝土抗蚀性能改善技术
1.2 地质聚合物及地质聚合物混凝土研究现状
1.2.1 地质聚合物简介
1.2.2 地质聚合物的体积收缩性能研究现状
1.2.3 地质聚合物抗腐蚀性能研究现状
1.3 玄武岩纤维筋混凝土研究现状
1.3.1 玄武岩纤维筋及其特性
1.3.2 BFRP筋混凝土结构的研究现状
1.4 BFRP筋地质聚合物混凝土结构应用于海洋工程时存在的问题
1.5 本文的研究思路内容及目的意义
1.5.1 研究思路
1.5.2 研究内容与技术路线
1.5.3 研究目的与意义
第二章 地质聚合物浆体补偿收缩设计及作用机制
2.1 原材料与试验方法
2.1.1 原材料
2.1.2 试验方法
2.2 地质聚合物浆体的收缩特性及补偿设计
2.2.1 地质聚合物浆体的收缩特性
2.2.2 地质聚合物浆体的收缩历程及补偿设计
2.2.3 MgO补偿地质聚合物浆体收缩的可行性分析
2.3 MgO对地质聚合物浆体收缩性能的影响
2.3.1 MgO掺量对地质聚合物浆体收缩性能的影响
2.3.2 MgO活性对地质聚合物浆体收缩性能的影响
2.3.3 MgO活性搭配对地质聚合物浆体收缩性能的影响
2.4 MgO对地质聚合物浆体安定性及力学性能的影响
2.4.1 MgO对体积安定性的影响
2.4.2 MgO对力学性能的影响
2.5 MgO补偿地质聚合物浆体收缩性能的作用机制
2.5.1 MgO对地质聚合物浆体反应产物和微观结构的影响
2.5.2 MgO在地质聚合物浆体中的反应程度
2.5.3 MgO补偿地质聚合物收缩历程
2.5.4 MgO补偿地质聚合物浆体收缩模型
2.6 本章小结
第三章 地质聚合物混凝土的制备及基本性能
3.1 原材料与试验方法
3.1.1 原材料
3.1.2 试验方法
3.2 地质聚合物混凝土配合比设计
3.2.1 配合比设计参数对地质聚合物混凝土性能的影响
3.2.2 配合比设计参数的确定
3.2.3 配合比设计步骤
3.3 地质聚合物混凝土的基本性能
3.3.1 工作性能
3.3.2 凝结硬化性能
3.3.3 力学性能
3.3.4 干燥收缩性能
3.4 本章小结
第四章 BFRP筋增强地质聚合物混凝土构件的力学性能
4.1 原材料与试验方法
4.1.1 原材料
4.1.2 试验方法
4.2 BFRP筋与地质聚合物混凝土的粘结滑移特性
4.2.1 BFRP筋直径对粘结滑移性能的影响
4.2.2 混凝土强度等级对粘结滑移性能的影响
4.2.3 粘结滑移模型分析
4.3 BFRP筋增强地质聚合物混凝土梁的承载特性研究
4.3.1 BFRP筋地质聚合物混凝土梁的承载性能
4.3.2 BFRP筋混凝土梁的承载能力分析
4.4 BFRP增强地质聚合物混凝土柱的承载特性研究
4.4.1 BFRP筋螺旋配筋方式在混凝土柱中应用可行性分析
4.4.2 BFRP筋地质聚合物混凝土柱的承载性能
4.4.3 承载力计算与分析
4.5 本章小结
第五章 海水环境下BFRP筋地质聚合物混凝土力学性能的时变及服役寿命评估
5.1 原材料与试验方法
5.1.1 原材料
5.1.2 试验方法
5.2 海水环境下BFRP筋和地质聚合物混凝土性能的时变规律
5.2.1 海水环境下BFRP筋性能的时变
5.2.2 海水环境下地质聚合物混凝土性能的时变
5.2.3 海水环境下BFRP筋地质聚合物界面性能的时变
5.2.4 BFRP筋和地质聚合物性能的时变机制分析
5.3 海水环境下BFRP筋地质聚合物混凝土力学性能的时变
5.3.1 海水环境下BFRP筋与地质聚合物混凝土间的粘结滑移
5.3.2 海水环境下混凝土梁的力学性能
5.4 海水环境下BFRP筋地质聚合物混凝土时变规律及服役寿命评估
5.4.1 海洋环境下地质聚合物混凝土强度时变模型
5.4.2 海洋环境下BFRP筋抗拉强度退化模型
5.4.3 海洋环境下界面退化引起的滑移效应
5.4.4 BFRP筋混凝土梁抗弯承载力时变模型
5.4.5 基于承载力退化的服役寿命预测
5.5 本章小结
第六章 BFRP筋地质聚合物混凝土在海堤工程中的应用
6.1 工程概况及施工特点
6.2 BFRP筋增强地质聚合物混凝土的工程应用
6.2.1 地质聚合物混凝土的制备
6.2.2 现场浇筑及施工质量控制
6.2.3 温度和变形监测
6.2.4 现场实体质量检测
6.2.5 施工效果
6.3 本章小结
结论
1 研究成果
2 展望
3 创新点
参考文献
攻读博士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]海洋环境下BFRP筋与混凝土黏结性能及基本锚固长度计算方法研究[J]. 吴刚,董志强,徐博,汪昕. 土木工程学报. 2016(07)
[2]MgO热处理过程对碱激发水泥的影响[J]. 李超超,师华,周文良,查进,黄继业,沈卫国. 硅酸盐通报. 2016(02)
[3]碱激发胶凝材料中碱硅反应研究进展[J]. 万暑,史才军,姜磊,欧志华,胡翔. 硅酸盐通报. 2015(11)
[4]再生混凝土收缩性能研究进展与发展趋势[J]. 封金财,徐巍,王新杰,朱平华. 混凝土. 2015(10)
[5]Investigation on the Thermo-dynamics of Alkali-activated Carbonatite[J]. 殷素红,WEN Ziyun,YU Qijun,MA Yuwei,HU Jie. Journal of Wuhan University of Technology（Materials Science Edition）. 2015(04)
[6]Preparation of Metakaolin Based Geopolymer and Its Three-dimensional Pore Structural Characterization[J]. 张云升,ZHANG Wenhua,SUN Wei,LI Zongjin,LIU Zhiyong. Journal of Wuhan University of Technology（Materials Science Edition）. 2015(03)
[7]Synergic Mechanism of an Organic Corrosion Inhibitor for Preventing Carbon Steel Corrosion in Chloride Solution[J]. 刘志勇,YU Lei,LI Qingzhong. Journal of Wuhan University of Technology（Materials Science Edition）. 2015(02)
[8]ETS法加固钢筋混凝土短梁抗剪性能试验研究[J]. 刘华新,柳根金,白云鹏,王晓坤. 混凝土与水泥制品. 2014(11)
[9]碱性环境中BFRP筋耐腐蚀性能试验研究[J]. 吴刚,朱莹,董志强,汪昕,吴智深. 土木工程学报. 2014(08)
[10]磷酸镁水泥基材料耐久性研究进展[J]. 常远,史才军,杨楠,杨建明. 硅酸盐学报. 2014(04)
博士论文
[1]硫酸盐腐蚀下混凝土损伤行为研究[D]. 徐惠.中国矿业大学 2012
硕士论文
[1]玄武岩筋混凝土梁受弯性能试验研究[D]. 朱绍铁.西南科技大学 2016
[2]模拟海水浸泡对玄武岩与玻璃纤维增强筋长期性能的影响[D]. 杨苗苗.哈尔滨工业大学 2014
[3]碱矿渣水泥与混凝土化学收缩和干缩行为研究[D]. 廖佳庆.重庆大学 2007
[4]FRP筋与混凝土粘结锚固性能的试验研究和理论分析[D]. 郭恒宁.东南大学 2006
本文编号：3653520
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