海水环境下玄武岩纤维筋及其增强混凝土梁的耐久性研究

发布时间：2017-06-14 22:11

  本文关键词：海水环境下玄武岩纤维筋及其增强混凝土梁的耐久性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：玄武岩纤维复合筋(Basalt Fiber Reinforced polymer bar)作为一种新型复合材料筋,因其优异的耐海水腐蚀性能,已被许多国家应用于海洋工程中,代替钢筋作为主要受力筋。与传统结构材料钢筋相比,BFRP筋可以与海水、海砂协同工作而不出现锈蚀问题,因此被认为可能取代钢筋制备新型BFRP筋增强海水/海沙混凝土结构。为考察海水环境下BFRP筋性能、BFRP筋与混凝土粘结性能及BFRP筋增强混凝土梁的抗剪性能的退化情况,本文主要研究了如下3个方面的内容:1)BFRP筋在海水浸泡下的性能退化:测试裸筋在20°C、40°C、60°C模拟海水环境下及被砂浆包裹的BFRP筋在20°C模拟海水下的力学性能退化,包括拉伸性能、弯曲性能、剪切与面内剪切性能;2)BFRP筋-海水海沙混凝土的粘结性能:在室外海水环境浸泡下,测试BFRP筋与海水海砂混凝土、普通混凝土的粘结性能退化;3)BFRP筋增强混凝土梁的性能退化:在室外海水环境浸泡下,测试BFRP筋-普通混凝土梁的抗剪性能退化;在上述工作的基础上主要取得如下结论:1)浸泡温度越高,BFRP筋力学性能下降越大。经过六个月海水浸泡,BFRP筋的拉伸强度、面内剪切强度最高分别下降39%和38%,剪切强度最高下降23%、弯曲强度最高下降14%,强度下降的主要原因是水分子、碱溶液对树脂的侵蚀作用。不同力学性能下降幅度不同的主要原因是:拉伸强度主要取决于树脂残留量,弯曲强度主要取决于树脂-纤维界面的粘结,剪切强度主要取决于树脂强度,面内剪切强度主要取决于内部孔隙率。2)BFRP筋-海水海砂混凝土的粘结强度初始值高,氯离子加速了水化产物Ca(OH)2的溶解和析出,增加了水泥颗粒与水反应的接触面积,从而加快了早期的水化反应。混凝土渗出液使BFRP筋的树脂强度降低,导致BFRP筋与混凝土的摩擦力降低,粘结强度下降。3)BFRP筋加载过程分为四个阶段:弹性阶段、开裂阶段、剪应力控制阶段和破坏阶段;荷载-挠度曲线分为高刚度线性段和低刚度近似线性段,受拉区混凝土突然开裂后截面刚度瞬间减小;纵筋、箍筋配筋率相同的条件下,BFRP筋增强混凝土梁为剪压破坏,而钢筋混凝土梁则表现为弯曲破坏。BFRP筋普通混凝土梁海水浸泡六个月极限荷载下降18.2%,经验算抗剪承载力符合ACI/ASTM规范要求。
【关键词】：BFRP筋 耐久性 力学性能 粘结性能 抗剪性能
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU37
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 课题背景及研究目的和意义9
• 1.2 国内外研究现状9-16
• 1.2.1 BFRP筋的耐久性性能9-12
• 1.2.2 BFRP筋-海水海沙混凝土粘结性能12-15
• 1.2.3 FRP筋混凝土梁抗剪承载及其耐久性能研究15-16
• 1.3 本文的研究内容16-17
• 第二章 海水浸泡对BFRP筋的力学性能影响17-43
• 2.1 实验部分17-20
• 2.1.1 原材料与试样制备17-18
• 2.1.2 海水浸泡条件18-20
• 2.2 测试方法20-27
• 2.2.1 BFRP筋拉伸性能测试20-22
• 2.2.2 BFRP筋-三点弯曲性能测试方法22-24
• 2.2.3 BFRP筋-剪切性能测试方法24-25
• 2.2.4 BFRP筋-面内剪切性能测试方法25-27
• 2.3 结果与讨论27-42
• 2.3.1 BFRP筋的拉伸性能退化27-29
• 2.3.2 海水浸泡六个月后BFRP筋的拉伸性能退化29-31
• 2.3.3 BFRP筋拉伸试验破坏断口的SEM分析31-35
• 2.3.4 BFRP筋在不同海水环境下的三点弯曲性能演化35-39
• 2.3.5 BFRP筋在不同海水环境下的剪切性能退化39-41
• 2.3.6 BFRP筋在不同海水环境下的面内剪切性能退化41-42
• 2.4 本章小结42-43
• 第三章 海水环境下BFRP筋-混凝土粘结性能退化43-52
• 3.1 BFRP筋-混凝土块试样制备及其测试方法43-46
• 3.2 结果与讨论46-51
• 3.2.1 初始测试结果46-49
• 3.2.2 浸泡六个月后测试结果49-51
• 3.3 本章小结51-52
• 第四章 BFRP筋混凝土梁的抗剪性能研究52-62
• 4.1 BFRP筋混凝土梁设计52-54
• 4.2 BFRP筋混凝土梁的制备与测试54-56
• 4.3 结果与讨论56-60
• 4.3.1 试件的受力过程与破坏形态56-58
• 4.3.2 梁试件荷载-挠度曲线58-59
• 4.3.3 浸泡六个月后梁的抗剪性能分析59-60
• 4.4 本章小结60-62
• 结论62-63
• 参考文献63-68
• 致谢68

  本文关键词：海水环境下玄武岩纤维筋及其增强混凝土梁的耐久性研究，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：450678