FRP筋在模拟海水—海砂混凝土孔溶液浸泡下的耐久性研究
发布时间：2025-03-30 01:53
纤维增强树脂基复合材料(Fiber reinforced polymer,FRP)具有轻质、高强、耐腐蚀与易施工等优点,能够取代传统土木工程材料(钢材、木材等),用于结构的加固或增强。鉴于土木工程结构的长寿命设计(建筑结构一般50年以上)和工程环境的复杂性(水酸碱盐等腐蚀环境),FRP在实际服役环境下的耐久性能是影响FRP土木工程结构应用的重要因素之一。近年来,具有更高可持续性的海水-海砂混凝土(Seawater and sea sand concrete,SWSSC)被认为可以在某些领域替代传统的混凝土。为避免钢筋腐蚀,SWSSC增强筋一般需要采用耐腐蚀的FRP筋。但在SWSSC环境(高盐碱)下,FRP筋的长期性能的演化规律与机理尚不清楚,影响了SWSSC的推广与应用。鉴于此,本文以FRP内纤维-树脂界面粘结耐久性为切入点,研究了模拟海水-海砂混凝土孔溶液(盐碱溶液)浸泡下FRP筋的长期性能演化。本文主要研究内容及成果如下:(1)纤维表面处理对碳纤维-环氧树脂界面粘结强度的作用机理:用微脱粘法研究了电化学氧化和上浆剂对碳纤维-环氧树脂界面粘结强度及其耐湿热性能的影响规律,借助XPS(X...
【文章页数】：196 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究的目的和意义
1.2 国内外研究现状与分析
1.2.1 FRP分类及其耐久性
1.2.2 纤维-树脂界面性能表征方法
1.2.3 纤维-树脂界面的耐湿热性能研究
1.2.4 应力与环境耦合作用对FRP性能的影响
1.2.5 FRP长期寿命预测模型
1.3 本文的主要研究内容及技术路线
第2章 纤维表面处理对碳纤维-环氧树脂界面粘结性能的影响
2.1 引言
2.2 原材料
2.2.1 碳纤维及其表面处理
2.2.2 树脂类型
2.3 试验方法
2.3.1 单纤维力学性能测试
2.3.2 单纤维浸润性能测试
2.3.3 单纤维表面形貌表征
2.3.4 X射线光电子能谱表征
2.3.5 微脱粘测试方法
2.4 结果及讨论
2.4.1 表面处理对纤维拉伸性能的影响
2.4.2 表面处理对纤维表面化学成分的影响
2.4.3 表面处理对单纤维浸润性能的影响
2.4.4 表面处理对纤维-树脂界面粘结性能的影响
2.4.5 表面处理对纤维-树脂界面耐湿热性能的影响
2.5 本章小结
第3章 水浸泡对碳纤维-环氧树脂界面粘结性能的影响
3.1 引言
3.2 原材料与测试方法
3.2.1 试验原材料及制备工艺
3.2.2 层间剪切强度测试
3.2.3 水吸收和解吸附测试
3.2.4 动态热机械分析
3.2.5 扫描电子显微镜分析
3.3 表面处理对CFRP板材热力学性能影响
3.3.1 层间剪切强度
3.3.2 动态热机械性能
3.4 水浸泡对CFRP界面粘结强度的影响
3.4.1 水吸收和解吸附行为
3.4.2 层间剪切强度保留率
3.4.3 层间剪切强度演化预测
3.4.4 扫描电子显微镜分析
3.5 水浸泡对CFRP动态热机械性能的影响
3.5.1 水吸收作用
3.5.2 水分子解吸附作用
3.5.3 玻璃化温度和损耗因子
3.5.4 界面损耗因子
3.6 本章小结
第4章 模拟海水-海砂混凝土孔溶液浸泡对纤维-树脂界面粘结性能的影响
4.1 引言
4.2 原材料与测试方法
4.2.1 试验原材料
4.2.2 模拟海水-海砂混凝土孔溶液
4.2.3 短梁剪切测试方法
4.2.4 水吸收和解吸附测试
4.2.5 扫描电子显微镜分析
4.2.6 傅立叶变换红外光谱法
4.3 FRP筋短梁剪切测试方法修正
4.3.1 局部破坏分析
4.3.2 跨距对层间剪切强度的影响
4.3.3 FRP筋类型对层间剪切强度的影响
4.4 浸泡后FRP筋界面粘结性能演化
4.4.1 短梁剪切强度
4.4.2 水吸收和解吸附行为
4.4.3 退化机理
4.5 FRP筋层间剪切性能的寿命预测
4.5.1 模型讨论
4.5.2 预测结果
4.6 本章小结
第5章 模拟海水-海砂混凝土孔溶液浸泡对FRP筋拉伸性能的影响
5.1 引言
5.2 试验材料与测试方法
5.2.1 试验原材料
5.2.2 浸泡环境
5.2.3 拉伸测试方法
5.2.4 循环溶液老化系统
5.2.5 扫描电子显微镜和能量色散X射线谱
5.2.6 X射线计算机体层摄影
5.3 FRP筋拉伸性能
5.4 浸泡后FRP筋的拉伸性能
5.4.1 拉伸性能
5.4.2 破坏形貌及机理分析
5.5 FRP筋长期寿命预测
5.5.1 模型选择
5.5.2 预测结果
5.6 本章小结
第6章 应力与浸泡耦合作用对FRP筋拉伸性能的影响
6.1 引言
6.2 原材料与测试方法
6.2.1 试验原材料
6.2.2 浸泡环境
6.2.3 拉伸测试方法
6.2.4 应力加载装置及循环溶液老化系统
6.2.5 扫描电子显微镜分析
6.3 老化后FRP筋拉伸性能演化
6.3.1 拉伸强度与弹性模量
6.3.2 破坏形貌对比及机理分析
6.4 FRP筋长期寿命预测
6.4.1 模型选择
6.4.2 预测过程
6.4.3 结果分析
6.5 FRP筋长期寿命预测模型修正
6.5.1 大气温度和相对湿度数据搜集
6.5.2 温度变化修正因子
6.5.3 相对湿度修正因子
6.5.4 温度效应
6.5.5 湿度效应
6.5.6 温度和湿度组合效应
6.6 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历
本文编号：4037998
【文章页数】：196 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究的目的和意义
1.2 国内外研究现状与分析
1.2.1 FRP分类及其耐久性
1.2.2 纤维-树脂界面性能表征方法
1.2.3 纤维-树脂界面的耐湿热性能研究
1.2.4 应力与环境耦合作用对FRP性能的影响
1.2.5 FRP长期寿命预测模型
1.3 本文的主要研究内容及技术路线
第2章 纤维表面处理对碳纤维-环氧树脂界面粘结性能的影响
2.1 引言
2.2 原材料
2.2.1 碳纤维及其表面处理
2.2.2 树脂类型
2.3 试验方法
2.3.1 单纤维力学性能测试
2.3.2 单纤维浸润性能测试
2.3.3 单纤维表面形貌表征
2.3.4 X射线光电子能谱表征
2.3.5 微脱粘测试方法
2.4 结果及讨论
2.4.1 表面处理对纤维拉伸性能的影响
2.4.2 表面处理对纤维表面化学成分的影响
2.4.3 表面处理对单纤维浸润性能的影响
2.4.4 表面处理对纤维-树脂界面粘结性能的影响
2.4.5 表面处理对纤维-树脂界面耐湿热性能的影响
2.5 本章小结
第3章 水浸泡对碳纤维-环氧树脂界面粘结性能的影响
3.1 引言
3.2 原材料与测试方法
3.2.1 试验原材料及制备工艺
3.2.2 层间剪切强度测试
3.2.3 水吸收和解吸附测试
3.2.4 动态热机械分析
3.2.5 扫描电子显微镜分析
3.3 表面处理对CFRP板材热力学性能影响
3.3.1 层间剪切强度
3.3.2 动态热机械性能
3.4 水浸泡对CFRP界面粘结强度的影响
3.4.1 水吸收和解吸附行为
3.4.2 层间剪切强度保留率
3.4.3 层间剪切强度演化预测
3.4.4 扫描电子显微镜分析
3.5 水浸泡对CFRP动态热机械性能的影响
3.5.1 水吸收作用
3.5.2 水分子解吸附作用
3.5.3 玻璃化温度和损耗因子
3.5.4 界面损耗因子
3.6 本章小结
第4章 模拟海水-海砂混凝土孔溶液浸泡对纤维-树脂界面粘结性能的影响
4.1 引言
4.2 原材料与测试方法
4.2.1 试验原材料
4.2.2 模拟海水-海砂混凝土孔溶液
4.2.3 短梁剪切测试方法
4.2.4 水吸收和解吸附测试
4.2.5 扫描电子显微镜分析
4.2.6 傅立叶变换红外光谱法
4.3 FRP筋短梁剪切测试方法修正
4.3.1 局部破坏分析
4.3.2 跨距对层间剪切强度的影响
4.3.3 FRP筋类型对层间剪切强度的影响
4.4 浸泡后FRP筋界面粘结性能演化
4.4.1 短梁剪切强度
4.4.2 水吸收和解吸附行为
4.4.3 退化机理
4.5 FRP筋层间剪切性能的寿命预测
4.5.1 模型讨论
4.5.2 预测结果
4.6 本章小结
第5章 模拟海水-海砂混凝土孔溶液浸泡对FRP筋拉伸性能的影响
5.1 引言
5.2 试验材料与测试方法
5.2.1 试验原材料
5.2.2 浸泡环境
5.2.3 拉伸测试方法
5.2.4 循环溶液老化系统
5.2.5 扫描电子显微镜和能量色散X射线谱
5.2.6 X射线计算机体层摄影
5.3 FRP筋拉伸性能
5.4 浸泡后FRP筋的拉伸性能
5.4.1 拉伸性能
5.4.2 破坏形貌及机理分析
5.5 FRP筋长期寿命预测
5.5.1 模型选择
5.5.2 预测结果
5.6 本章小结
第6章 应力与浸泡耦合作用对FRP筋拉伸性能的影响
6.1 引言
6.2 原材料与测试方法
6.2.1 试验原材料
6.2.2 浸泡环境
6.2.3 拉伸测试方法
6.2.4 应力加载装置及循环溶液老化系统
6.2.5 扫描电子显微镜分析
6.3 老化后FRP筋拉伸性能演化
6.3.1 拉伸强度与弹性模量
6.3.2 破坏形貌对比及机理分析
6.4 FRP筋长期寿命预测
6.4.1 模型选择
6.4.2 预测过程
6.4.3 结果分析
6.5 FRP筋长期寿命预测模型修正
6.5.1 大气温度和相对湿度数据搜集
6.5.2 温度变化修正因子
6.5.3 相对湿度修正因子
6.5.4 温度效应
6.5.5 湿度效应
6.5.6 温度和湿度组合效应
6.6 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历
本文编号：4037998
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