FRP-钢复合筋拉伸力学性能、耐久性及其与混凝土粘结性能试验研究

作     者：潘俊 

作者单位：深圳大学 

学位级别：硕士

导师姓名：隋莉莉

授予年度：2017年

学科分类：08[工学] 081304[工学-建筑技术科学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 0813[工学-建筑学] 

主      题：FRP-钢复合筋 应力-应变本构 耐久性 粘结性能 

摘      要：在现代工业和建筑业中,钢筋混凝土作为一种结构材料在工程应用中占有相当大的比重。当暴露于不利环境时(碳化、氯离子侵蚀、海洋环境等),混凝土中作为骨架的钢筋往往因为有害介质而发生腐蚀,从而使混凝土结构提前结束其使用寿命。近年来兴起的FRP筋虽然不易腐蚀,然而FRP是完全线弹性材料,延性不足,工程应用推广存在一定难度。为此,本文提出了结合两种材料优势的新型复合材料筋,即以钢筋为内芯,在其外部包裹纤维材料形成FRP-钢复合筋。本文参考纯FRP筋的加工流程,提出了FRP-钢复合筋(下文简称复合筋)的成型工艺,利用FRP筋的生产设备,完成了复合筋的工业化制备。通过试验手段,对复合筋的基本力学性能及耐久性能展开研究,主要包括以下工作:(1)针对不同类型复合筋展开拉伸力学试验,详细介绍了筋材的破坏形态,分析了筋材的屈服强度,极限强度,弹性模量及应力-应变曲线;基于材料复合法则,建立了复合筋的应力-应变本构模型,与试验获得数据对比,发现两者吻合较好。(2)通过加速锈蚀试验,得到不同设计锈蚀率的复合筋试件;利用环境扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)技术对复合筋试件的锈蚀情况进行定性分析,判定有少量疑似铁锈的产物生成;结合不同类型筋材的锈层分布及纤维包覆层孔隙结构进行分析,发现纤维种类和孔隙结构对复合筋耐蚀性能影响显著。利用X射线微型计算机断层扫描(Micro-XCT)技术对锈蚀试件物质组分进行定量分析,发现复合筋的实际锈蚀率远远小于未包裹纤维层的光圆钢筋,CFRP-钢复合筋的实际锈蚀率不到钢筋的1/10,GFRP-钢复合筋的实际锈蚀率不到钢筋的1/100。据此可以认为复合筋具有良好的耐腐蚀性能。(3)在复合筋-混凝土粘结滑移试验的基础上,主要分析了纤维种类、筋材直径、表面处理方式等因素对复合筋-混凝土粘结试件的破坏形态,粘结强度及粘结-滑移曲线的影响。