冻融环境下玄武岩纤维筋海水海砂混凝土粘结性能研究

作     者：钟锐铿 

作者单位：广东工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘锋

授予年度：2022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）] 0813[工学-建筑学] 

主      题：冻融环境 粘结性能 寿命预测 BFRP筋 海水海砂混凝土 

摘      要：钢筋混凝土作为最普遍建筑结构,钢筋锈蚀带了严重的经济损伤、使用安全等问题。将纤维增强复合材料筋应用与建筑结构中,不仅能够有效的解决钢筋锈蚀问题,而且还能配合海水海砂混凝土进行应用。FRP筋混凝土是否有良好的粘结性能是工程应用的关键。目前,有充足的研究表明FRP筋与混凝土有良好的粘结性能。然而,在实际工程应用中FRP筋混凝土不仅需要有良好的粘结性能,粘结耐久性能也是至关重要的。冻融破坏作为建筑结构破坏的第二大原因,仅仅排在钢筋锈蚀破坏之后。因此,有必要开展关于在冻融环境下FRP筋混凝土粘结耐久性的研究。本试验参照中国、美国等规范,制备抗压试件、动弹性模量试件以及拉拔试件共59个,其中未冻融试件23个,冻融试件37个。根据规范《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》,选择快冻法进行抗冻试验。冻融循环温度控制在-18℃到5℃之间,温度误差在2℃以内。通过物理力学性能试验、动弹性模量试验以及拉拔试验,探究冻融环境下海水海砂混凝土基本力学性能、BFRP筋混凝土界面粘结耐久性能的退化规律,以及在冻融环境下保护层厚度对界面粘结性能的影响。通过以上试验,得出以下主要结论:（1）随着冻融次数增加,混凝土的抗压强度、弹性模量以及动弹性模量均会呈一定规律下降;（2）随着冻融次数增加,界面粘结强度、粘结刚度降低,滑移量上升,粘结行为不稳定性增加;（4）在保护层较低的情况下,随着保护层厚度增加,粘结刚度增加。最后,本文通过粘结界面损伤、SEM扫描电子显微镜分析,研究冻融作用对粘结界面、混凝土内部结构的影响。考虑冻融循环次数和混凝土保护层厚度的影响,提出粘结强度、粘结刚度的计算公式,对mBPE模型和CMR模型进行修正。以二次多项式、Weibull模型为基础,建立以抗压强度、动弹性模量、粘结强度为损伤因子的寿命预测模型。通过寿命预测模型对比发现,在冻融环境下界面粘结性能寿命明显低于混凝土寿命。因此,本文建议将界面粘结性能作为在冻融环境下判断建筑结构失效的标准之一。