环境与持载耦合作用下BFRP-海水海砂混凝土粘结性能研究

作     者：张育楷 

作者单位：哈尔滨工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：周傲

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）] 080502[工学-材料学] 0813[工学-建筑学] 

主      题：BFRP-海水海砂混凝土 海水海砂 耦合作用 蠕变性 粘结性能 

摘      要：近年来我国开发和利用海洋资源已经进入快速发展阶段，由于BFRP（BasaltFibreReinforcedPolymer）优异的耐腐蚀性，海水海砂的可持续发展性，BFRP-海水海砂混凝土结构在海洋工程中具有广泛的应用前景。BFRP材料与海水海砂混凝土间的粘结性能直接关系到结构物的力学性能与安全性。鉴于此，本文设计了BFRP筋-海水海砂混凝土拉拔试件持载装置和BFRP布-海水海砂混凝土双剪试件持载装置，研究了环境与持续荷载耦合作用下界面蠕变行为，并对其残余力学性能及破坏模式进行分析。同时采用粘弹性模型对试验数据进行回归分析，探究多因素耦合作用对蠕变行为的作用机理，旨在为预测BFRP-海水海砂混凝土结构在环境荷载耦合作用下性能退化规律提供依据。主要研究内容如下： 设计了一种集双剪试件制备和施加持载功能的小型装置，对海洋环境下最主要的三个因素温度、水环境和持载等级进行耦合，设计了12种耦合作用环境，通过应变采集对双剪试件BFRP布应变分布在耦合作用下变化进行了实时的监测。并对耦合作用后的双剪试件进行了残余力学性能测试。通过对持载作用下应变分布、残余力学性能及破环模式进行分析，探究了环境与持载耦合作用对BFRP布-海水海砂混凝土粘结性能的作用机理。 设计了一种集拉拔试件锚固定位和施加持载功能的小型装置，通过在试件自由端安装百分表固定装置，对BFRP筋自由端与混凝土相对滑移量进行记录，在耦合作用结束后，安装LVDT测试试件残余力学性能。对试件耦合作用下滑移量、残余粘结滑移曲线及破坏模式进行分析，探究了环境与持载耦合作用对BFRP筋-海水海砂混凝土粘结性能的作用机理，并借助SEM进行了佐证。 对双剪试件BFRP布各持载作用时间下应变数据进行拟合，得到持载作用各时间下较为精确的应变分布曲线，再将这些曲线分别积分得到双剪试件BFRP布与海水海砂混凝土在持载作用各个阶段的滑移变化，使用具有相同粘弹性特征的蠕变模型进行拟合，得到双剪试件的蠕变曲线。通过对拟合的应变分布和蠕变曲线的拟合参数进行分析，探究耦合作用对双剪试件蠕变的作用机理。结果表明该模型不仅可以较好地拟合耦合作用下BFRP布-海水海砂混凝土蠕变变化，含有物理含义的参数还可以对耦合作用的破坏机理进行表达。