【摘 要】
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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
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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。FRP具有优异的耐氯离子腐蚀特性,混凝土内的强碱性是导致其长期性能退化的关键影响因素。本项目拟研究高性能绿色玄武岩纤维复合材料（BFRP,Basalt FRP）约束海水海砂混凝土的耐久性。采用实验研究和理论分析的方法,考虑服役荷载以及海水腐蚀环境,探究BFRP约束SSC的抗压强度、弹性模量以及应力应变等力学行为,并建立其极限状态的承载力计算模型,此外在BFRP约束SSC的基础上,最外层用CFRP约束,研究C/BFRP混合约束SSC的力学行为。主要研究内容及成果如下:（1）研究了玄武岩岩石和玄武岩纤维的碱活性。研究结果表明:玄武岩岩石的水泥浆试件第14天试样的平均伸长率约为0.4%,试件表面形成蛛网状的典型碱硅酸反应（ASR,Alkali Silica Reaction）裂纹;玄武岩纤维的水泥浆试件第14天试样的平均伸长率约为0.093%,因纤维的拉结作用,伸长率测试结果偏保守,纤维表面布满碱硅酸凝胶,综合判断其具有潜在碱活性。（2）研究了BFRP约束SSC的轴压性能,探讨其在荷载与海水腐蚀下的力学性能退化规律。研究结果表明:BFRP约束能显著提高SSC的抗压强度,提高范围为35%～84%,随着腐蚀时间增长,试件的抗压强度呈现下降趋势。当持荷和海水腐蚀共同作用时,持荷可减缓其抗压强度退化,因SSC内部的微裂缝、微孔隙多,密实程度低,持载使其内部孔隙结构因受到长期轴向压缩而更致密,减少了腐蚀离子的渗入,从而提高抗压强度。（3）研究了海水腐蚀作用下C/BFRP约束SSC的力学性能。研究结果表明:C/BFRP约束比单BFRP约束提高了21.7%～32.3%的承载能力;随着海水腐蚀时间的增长,其抗压强度呈现下降的趋势,但性能下降速率较慢,一年后仍能保持80%以上的强度保留率;C/BFRP约束SSC的环向应变应力曲线出现明显的平台阶段,因延伸率较低的外CFRP约束层最先破坏,而原先由碳纤维承受的荷载转至由玄武岩纤维承受,力传递的过程形成了应力应变曲线的平台。（4）研究了BFRP约束SSC极限状态的理论计算模型,讨论了Lam and Teng模型和Ozbakkaloglu模型的适用性,并基于实验数据对模型进行修正。研究结果表明:BFRP约束SSC的极限轴向应力预测效果较好;关于极限轴向应变的预测,Lam and Teng模型预测结果稍偏保守,而Ozbakkaloglu模型的预测效果较好;考虑模型的简洁易用性,基于Lam and Teng模型修正极限应变计算公式,修正后的应变增强系数k2对应于BFRP约束SSC和C/BFRP约束SSC分别是9.73和10.55。
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