海水与荷载耦合作用下FRP筋与ASSC界面粘结耐久性研究

来源 :广东工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wangliang19910125
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
如何在建筑行业助力我国“双碳目标”的实现是当下的热点研究课题。利用耐腐蚀的纤维复材(FRP)筋代替钢材作为增强材料,与非水泥基的碱激发海水海砂地聚物混凝土(ASSC)结合起来,发展高性能的FRP筋增强ASSC(FRP-ASSC)新型海洋工程结构,既可以降低生产钢材和水泥的碳排放,有效利用工业废弃物以及丰富的海水海砂资源,又能解决钢筋直接应用于海水海砂混凝土中出现腐蚀的瓶颈问题,对推动我国建筑业可持续发展具有重要的科学意义和工程价值。值得指出的是,在FRP-ASSC组合受弯构件中,FRP筋-ASSC界面是实现FRP筋增强作用的重要部位,受弯构件是通过FRP筋和ASSC粘结作用进行力的传递及变形协调,一旦FRP筋与混凝土丧失粘结作用,构件可能会失效。因此,开展FRP筋与ASSC界面粘结性能的研究,有助于正确评估FRP筋增强ASSC结构力学性能及其服役寿命。然而,迄今为止,国内外学者集中于FRP筋与普通混凝土界面短期力学性能的研究,关于FRP筋与地聚物混凝土界面粘结长期性能的研究相当有限,尚未见关于海水环境下FRP筋-ASSC界面粘结性能演化规律、劣化机理的研究报道。为此,本研究以ASSC和FRP筋-ASSC界面为研究对象,从材料层次出发,深入构件层次,采取以试验为主、辅之以理论分析相结合的研究方法,探索海水浸泡环境下FRP筋和ASSC的协同工作机制,揭示环境与荷载耦合下FRP筋-ASSC粘结界面劣化机理,探明界面粘结性能时变退化规律,并对比现有FRP筋-ASSC界面粘结-滑移本构模型。本文的主要研究工作以及结论如下:(1)以粉煤灰和矿渣为胶凝材料,以氢氧化钠(Na OH)以及硅酸钠(Na2Si O3)溶液为碱激发剂,拌合海水和海砂,研制了碱激发海水海砂地聚物混凝土(ASSC),并以粉煤灰矿渣用量比(3:7,5:5,7:3)以及碱模量(0.8、1、1.25、1.5)为变量,研究上述变量ASSC的凝结时间、坍落度、抗压性能,结合SEM扫描电镜试验分析破坏机理研究结果表明:矿渣用量的增加会明显降低坍落度、缩短凝结时间,抗压强度显著提升;碱模量在0.8~1.5的范围内增加不影响坍落度,但能够延长凝结时间,降低抗压强度;SEM电镜扫描可以发现,随着矿渣含量的增加ASSC的地聚物基体更加致密,而随着碱模量的增加,基体的致密程度减小。(2)制备ASSC圆柱体试件进行轴压性能试验,研究粉煤灰矿渣用量比(3:7,5:5,7:3)、碱模量(0.8、1、1.25、1.5)以及海水浸泡时间(60、180天)对ASSC弹性模量、泊松比以及韧性等力学性能指标的影响,研究结果表明:随着矿渣用量的增加弹性模量以及韧性显著增加,对泊松比无明显影响;碱模量在0.8~1.5的范围内增加会减小弹性模量以及韧性;随着海水浸泡时间的增加弹性模量以及泊松比没有明显的变化规律,韧性随着浸泡时间的增加有所下降。将轴压性能试验所得的圆柱体轴压应力-应变曲线与现有应力应变曲线模型进行对比分析,试验应力-应变曲线与GB/T 50010-2010给出的混凝土应力-应变曲线模型拟合效果较好。(3)制备FRP筋混凝土界面粘结性能中心拉拔试验试件,考虑混凝土种类(ANNC、ASSC)、FRP筋纤维类型(GFRP筋、BFRP筋、CFRP筋)、腐蚀龄期(0、60、180天)以及腐蚀条件(海水浸泡作用、海水与荷载耦合作用)对FRP筋ASSC界面粘结性能的影响,对所有的界面粘结性能试验试件进行中心拉拔试验,并结合SEM试验揭示FRP筋ASSC界面粘结强度退化机理,研究结果表明:混凝土的类型对FRP筋混凝土的界面粘结强度影响较小;FRP筋种类对界面粘结强度的影响明显,CFRP筋与ASSC的界面粘结强度最高,BFRP筋次之,GFRP筋最低;随着腐蚀时间的增加,FRP筋ASSC的界面粘结性能呈现先上升后下降的趋势;海水与荷载耦合作用下的FRP筋ASSC界面粘结强度始终低于海水浸泡作用下的FRP筋ASSC界面粘结强度;SEM电镜扫描发现FRP筋的树脂基体随着腐蚀时间的增加出现了水解,在荷载作用下,树脂基体的水解程度更高,且出现纤维断裂的现象,说明FRP筋ASSC界面粘结强度的退化主要是由于FRP筋树脂基体水解以及纤维的断裂导致的FRP筋肋退化从而使得界面粘结强度降低。(4)基于CEB-FIB提出的预测方法预测FRP筋与ASSC的界面长期粘结性能,预测结果表明,在海水浸泡作用以及海水荷载耦合作用下GFRP筋ASSC界面粘结强度保留率在50年时分别为49.22%、33.03%,BFRP筋ASSC界面粘结强度保留率在50年时分别为54.84%、41.65%,CFRP筋ASSC界面粘结强度保留率在50年时分别为68.27%、60.95%,并且在暴露50年后FRP筋ASSC界面粘结强度趋于稳定。将试验所得的ASSC轴压粘结-滑移曲线与现有模型进行比较以及分析后发现,本研究试验所得的粘结-滑移曲线与Malvar模型的拟合效果较好。
其他文献
建筑行业具有高资源消耗的特性,应当对节能环保进行重视。本文以暖通空调节能技术在建筑工程中的应用研究为中心展开论述,从其重要作用入手进行分析,对绿色建筑中常用的暖通空调节能技术以及其节能降耗设计原则做出探究。并进一步研究建筑暖通空调节能降耗技术的应用举措,由浅入深,层层深入地进行分析,以期为绿色建设及相关设计、施工提供参考,促进建筑行业实现绿色、节能、协调发展,推进资源节约型、环境友好型社会建设。
期刊
随着国家海洋强国战略的实施,我国需要开展大批的海洋工程建设,混凝土用量增加,过度开采混凝土原材料所引发的生态环境等问题日渐突出。若能利用纤维增强复合材料(FRP,Fiber Reinforced Polymer)筋海水海砂混凝土(SSC,Seawater Sea-sand Concrete)替代传统的钢筋混凝土应用于海洋工程建设,便于就地取材、节约成本,还可减少过度开采砂石资源带来的环境问题。FR
学位
节能设计可以促进暖通空调系统的节能降耗,且是促进可持续发展的关键,所以针对民用建筑,应加强暖通空调节能方面的设计。本文的目的就是按照节能减排的原则,为用户营造一个舒适而且健康的生活环境,在使用再生资源、清洁能源的同时,针对目前我国的空调节能设计以及设计规范等存在的问题,在节能设计方面应采取全新的节能技术、完善暖通空调方面的节能设计、增强节能暖通空调技术的推广等策略,希望对我国民用建筑上的暖通空调的
期刊
随着自动驾驶技术的不断发展和逐步落地,如何实现复杂交通场景下自动驾驶的安全规划成为目前研究的重点和难点。城区自动驾驶会面临各种复杂交通场景,如车流密集、无交通信号灯控制路口、由遮挡造成的不确定性等,都会使车辆之间的交互变得更为复杂,进而影响驾驶的安全性。无模型深度强化学习(Deep Reinforecement Learning,DRL)方法可以隐式地学习车辆间的交互作用,是研究复杂交通场景下的运
学位
近年来,湿热地区城市长期高温高湿的热环境状态阻碍了人居生活质量的提升,应对全球变暖与城市化发展已成为缓解局地热环境效应的核心需求。理清城市街区热环境的驱动因素以实现空间形态气候合理性设计,则是营造气候宜居城市环境的关键阶段。局地气候分区作为衔接城市空间形态和热环境特性的理论体系,为当前城市热环境研究领域提供了量化的地表景观分类标准。现阶段,局地气候分区理论应用于街区尺度热环境的研究案例相对缺乏,且
学位
目的分析待产孕妇在实施胎心监护仪联合精细化护理、心理护理后对母婴结局的影响。方法 2019年12月~2020年12月,选取待产孕妇64例,以随机数字表法将其分成对照组(胎心监护仪联合常规护理)、观察组(胎心监护仪联合精细化心理护理),每组32例,观察两组护理效果。结果经护理,观察组自然宫缩率、阴道分娩率较高,剖宫产率较低;观察组第一、第二、第三、总产程时间均较短;观察组新生儿出生1 min阿氏评分
期刊
虚拟编组可有效提升线路通过能力和运输灵活性,逐渐成为城市轨道交通领域的研究热点。虚拟编组列车通过车车通信技术完成列车间信息交互,列车通过协同控制实现短间隔追踪运行,提升运输效率和编组的灵活性,但其行车方式的变革也为列车安全防护带来了更大的挑战。现有列车安全防护方法无法满足虚拟编组列车短间隔追踪以及协同控制的需求,为此,本文从虚拟编组列车运行安全防护角度出发,提出一种通过预测前车时空轨迹来对列车进行
学位
本文针对钢纤维膨胀混凝土真三轴受力性能及钢管钢纤维膨胀混凝土短柱的轴压性能进行试验研究和理论分析,主要研究工作及研究成果如下:(1)进行了钢纤维膨胀混凝土的真三轴试验。基于试验的数据,分析了钢纤维膨胀混凝土的破坏形态。研究表明,钢纤维膨胀混凝土在不同的围压下主要表现为三种破坏形态:(1)柱状破坏、(2)斜剪破坏、(3)挤压流动破坏。另外,钢纤维混凝土较普通混凝土在真三轴受压下有更好的延性。(2)研
学位
在医疗卫生体制不断变革的新形势下,公立医院改革发展作为我国深化医疗卫生体制改革的重要内容,对持续改善基本医疗卫生服务公平性、防控疫情、保障人民群众生命安全发挥了不可忽视的重要作用。与此同时,为推动公立医院高质量发展,满足人们日益增长的医疗卫生需求,在中央全面深化改革委员会第十八次会议中通过了包括《关于推动公里医院高质量发展的意见》在内的六项重要文件,明确指出新时期应以人民健康为中心,不断加强公立医
期刊
多功能自动化升级为全自动运行系统带来了更高效、更便捷的运行体验,然而伴随着全自动运行系统线路的开通运营,越来越多的日常故障案例反映出全自动运行系统应对故障的应急处置过程中并未实现真正的效率提升,而高自动化带来的少人化运营方式有时反而使得故障应急处置效率更加低下,基于这样的现实背景,本文从弹性理论出发,将弹性理论与列车故障恢复过程的运营性能相结合,提出适合于评估全自动运行系统故障恢复过程弹性能力的量
学位