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聚合物基体类型对海水海砂混凝土环境下GFRP筋层间剪切强度影响

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上海交通大学学报 2024年

作者：赵烜赵齐张大旭张沛涪 1.上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院 2.上海交通大学海洋工程国家重点实验室 3.上海交通大学上海市公共建筑和基础设施数字化运维重点实验室 4.香港理工大学土木及环境工程学系上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海交通大学海洋工程国家重点实验室上海交通大学上海市公共建筑和基础设施数字化运维重点实验室香港理工大学土木及环境工程学系

为研究不同基体类型的玻璃纤维增强聚合物（GFRP）筋在海水海砂混凝土（SWSSC）环境下的层间剪切强度（ILSS）退化规律与性能劣化机理，对环氧基和乙烯基GFRP筋进行了SWSSC模拟孔溶液环境下加速腐蚀试验，以及层间剪切与扫描电镜（SEM... 详细信息

为研究不同基体类型的玻璃纤维增强聚合物（GFRP）筋在海水海砂混凝土（SWSSC）环境下的层间剪切强度（ILSS）退化规律与性能劣化机理，对环氧基和乙烯基GFRP筋进行了SWSSC模拟孔溶液环境下加速腐蚀试验，以及层间剪切与扫描电镜（SEM）检测。环氧基GFRP筋分别采用甲基六氢化邻苯二甲酸酐（MHHPA）与二氨基二苯甲烷（MDA）两种固化剂固化。结果表明：MHHPA固化环氧基GFRP筋的初始层间剪切强度最高（42.44MPa），乙烯基GFRP筋次之（37.10MPa），MDA固化环氧基GFRP筋的初始层间剪切强度最低（27.20MPa）。在55℃的孔溶液中浸泡84天后，MHHPA固化环氧基GFRP筋的层间剪切强度保留率仅为7.43%，MDA固化环氧基GFRP筋的强度保留率为39.51%，而乙烯基GFRP筋的保留率则有71.06%。三种GFRP筋的层间剪切强度均随SWSSC模拟孔溶液温度和浸泡时间的增加呈下降趋势，强度退化的主要原因为纤维-基体的界面脱黏以及基体的水解流失。乙烯基GFRP筋对SWSSC模拟孔溶液的抗腐蚀能力最强，MHHPA固化环氧基GFRP筋的最弱，MDA固化环氧基GFRP筋则介于两者之间。

关键词：纤维增强聚合物海水海砂混凝土层间剪切强度基体类型性能退化

基于海水海砂混凝土真实孔溶液浸泡环境下BFRP筋拉伸性能的退化

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材料导报 2024年第11期38卷 136-143页

作者：朱德举初开丹郭帅成史才军湖南大学土木工程学院绿色先进土木工程材料及应用技术湖南省重点实验室长沙410082 湖南大学湖南省绿色先进土木工程材料国际科技创新合作基地长沙410082

为探究玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)筋在海水海砂混凝土环境中的长期力学性能,本工作研究了BFRP筋拉伸性能在海水海砂混凝土真实孔溶液浸泡环境下的演化规律。通过孔溶液压取和离子浓度分析,分别配制了普通海水净浆孔溶液(NA)和低碱度... 详细信息

为探究玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)筋在海水海砂混凝土环境中的长期力学性能,本工作研究了BFRP筋拉伸性能在海水海砂混凝土真实孔溶液浸泡环境下的演化规律。通过孔溶液压取和离子浓度分析,分别配制了普通海水净浆孔溶液(NA)和低碱度海水净浆孔溶液(LA)的浸泡溶液,同时在加速老化试验中与ACI 440.3R规范建议浸泡溶液(ACI)的测试结果进行了对比。试验所用筋材基体包括环氧树脂基(B/E筋)和乙烯基酯树脂基(B/V筋)两种。在不同温度和浸泡时间加速老化后,通过拉伸试验评估了BFRP筋的拉伸性能变化规律,并采用微观结构表征分析了劣化机理。试验结果表明,相较于降低氯离子浓度,采用降低孔溶液碱度的方法可以更有效地缓解BFRP筋长期力学性能的劣化,同时温度升高对B/V筋力学性能退化的影响比对B/E筋的影响更显著。BFRP筋在腐蚀过程中抗拉强度的劣化程度高于弹性模量,其中B/E筋在三种环境中腐蚀前后的弹性模量差别不大。乙烯基树脂的抗腐蚀能力优于环氧树脂,但其与玄武岩纤维界面性能较弱,导致B/V筋在模拟海水海砂混凝土孔溶液中的耐久性弱于B/E筋。

关键词： BFRP筋海水海砂混凝土孔溶液拉伸性能微观结构

矿物掺和料对海水海砂混凝土抗氯离子渗透性的影响

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福州大学学报（自然科学版） 2024年第3期52卷 284-290页

作者：余海玲郑建岚王国杰王德辉福州大学土木工程学院福建福州350108 福建江夏学院工程学院福建福州350108

通过10组试验,研究了10%~30%粉煤灰、10%~30%矿渣、5%~15%偏高岭土在单掺下对海水海砂混凝土抗氯离子渗透性能及化学组成的影响,并通过扫描电镜对微观结构进行分析.结果表明:海水海砂混凝土氯离子扩散系数随着粉煤灰掺量提高先减少后增... 详细信息

通过10组试验,研究了10%~30%粉煤灰、10%~30%矿渣、5%~15%偏高岭土在单掺下对海水海砂混凝土抗氯离子渗透性能及化学组成的影响,并通过扫描电镜对微观结构进行分析.结果表明:海水海砂混凝土氯离子扩散系数随着粉煤灰掺量提高先减少后增大,随着矿渣掺量提高逐渐增大,随着偏高岭土掺量提高逐渐减小;偏高岭土、矿渣和20%以下粉煤灰掺入海水海砂混凝土后,均可见随着掺量的提高混凝土中的Friedel盐增多,自由氯离子及Ca(OH)2含量降低,混凝土孔溶液pH值降低;偏高岭土对海水海砂混凝土的氯离子化学结合和物理吸附作用及微观结构的改善最佳,20%以内掺量的粉煤灰次之.

关键词：海水海砂混凝土矿物掺和料抗氯离子渗透性能微观结构

FRP筋增强海水海砂混凝土材料与构件耐久性能综述

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建筑科学与工程学报 2024年第2期41卷 17-30页

作者：张凯建王琳福州大学土木工程学院福建福州350108

将纤维增强复合材料(FRP)应用在海水海砂混凝土(SSC)中可避免氯离子引起的钢筋腐蚀,但FRP增强海水海砂混凝土(FRP-SSC)结构在恶劣环境中仍存在耐久性问题。依据现有文献研究成果,梳理了海洋环境下FRP筋、SSC以及FRP-SSC构件的耐久性。... 详细信息

将纤维增强复合材料(FRP)应用在海水海砂混凝土(SSC)中可避免氯离子引起的钢筋腐蚀,但FRP增强海水海砂混凝土(FRP-SSC)结构在恶劣环境中仍存在耐久性问题。依据现有文献研究成果,梳理了海洋环境下FRP筋、SSC以及FRP-SSC构件的耐久性。结果表明:在混凝土的碱性环境以及海水海砂中盐离子的共同作用下,FRP筋的力学性能退化程度与变异性提高,FRP筋与SSC的黏结强度降低;海水和海砂中盐离子的引入加快了水化反应,提高了SSC的密实度与耐久性,提高了SSC的耐久性;海洋环境作用导致FRP筋力学性能退化及FRP筋/钢-FRP复合筋(SFCB)与SSC的黏结强度降低,削弱了SSC构件承载力,改变了构件破坏模式,SSC构件承载力随再生粗骨料(RCA)取代率提高而降低;建议以FRP筋与SSC力学性能变异性量化和基于时变可靠度的构件设计方法作为今后进一步研究的方向。

关键词： FRP筋耐久性海水海砂混凝土破坏模式转变钢-FRP复合筋

海水海砂混凝土中低合金钢筋钝化膜结构及厚度预测模型

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材料导报 2024年

作者：潘杜牛荻涛罗大明西安建筑科技大学土木工程学院

本文采用电化学手段监测海水海砂混凝土中普通钢筋（OS）和低合金钢筋（LS）钝化膜形成过程，通过XPS刻蚀技术分析钝化膜的物相组成、结构及厚度，并建立钝化膜厚度预测模型。研究结果表明：海水海砂混凝土中OS和LS均能形成稳定钝化膜... 详细信息

本文采用电化学手段监测海水海砂混凝土中普通钢筋（OS）和低合金钢筋（LS）钝化膜形成过程，通过XPS刻蚀技术分析钝化膜的物相组成、结构及厚度，并建立钝化膜厚度预测模型。研究结果表明：海水海砂混凝土中OS和LS均能形成稳定钝化膜；OS钝化膜主要由Fe的氧化物/氢氧化物构成的双层结构，LS钝化膜除Fe的氧化物/氢氧化物外，还存在Cr的氧化物/氢氧化物，为三层结构，但两种钢筋钝化膜厚度相差较小。

关键词：耐久性海水海砂混凝土低合金钢筋钝化

FRP筋与海水海砂混凝土界面粘结性能研究进展

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硅酸盐通报 2024年第1期43卷 147-157页

作者：孔令艳刘树昌鲍玖文尹相振曹银龙崔祎菲青岛理工大学土木工程学院青岛266520 上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司青岛分公司青岛266000

利用海水和海砂替代淡水与河砂制备海水海砂混凝土(SWSSC)可有效解决岛礁建筑及海洋、港口工程结构建设施工材料运输成本高、周期长等问题,但是在海洋建筑物中使用普通钢筋与海水海砂混凝土会加剧钢筋的锈蚀。近年来,采用纤维增强聚合物... 详细信息

利用海水和海砂替代淡水与河砂制备海水海砂混凝土(SWSSC)可有效解决岛礁建筑及海洋、港口工程结构建设施工材料运输成本高、周期长等问题,但是在海洋建筑物中使用普通钢筋与海水海砂混凝土会加剧钢筋的锈蚀。近年来,采用纤维增强聚合物(FRP)筋材替代普通钢筋应用于SWSSC有效解决了海水海砂中氯盐引起的钢筋锈蚀问题。本文总结了FRP筋与SWSSC界面粘结性能退化规律,分析了不同环境下FRP筋-混凝土粘结强度的失效机理,并探讨了纤维类型、嵌入长度、筋材直径、FRP筋表面类型以及混凝土抗压强度等对其界面粘结性能影响,进一步归纳了现有的粘结滑移本构模型,为FRP筋在SWSSC中的实际应用提供科学依据。

关键词：海水海砂混凝土 FRP筋破坏模式粘结性能本构模型

衬塑钢管海水海砂混凝土组合构件受弯性能研究

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地震工程与工程振动 2024年第3期44卷 84-95页

作者：吴毅彬叶勇余林康郭子雄厦门理工学院土木工程与建筑学院厦门理工学院厦门市交通基础设施健康与安全重点实验室华侨大学土木工程学院

对12根衬塑钢管海水海砂混凝土(seawater sea-sand concrete filled plastic-lined steel tube, SSC-PLST)试件进行了受弯加载试验和有限元建模分析，研究该类构件的受弯性能及内衬塑料层对组合构件承载变形能力的影响规律。研究结果表... 详细信息

对12根衬塑钢管海水海砂混凝土(seawater sea-sand concrete filled plastic-lined steel tube, SSC-PLST)试件进行了受弯加载试验和有限元建模分析，研究该类构件的受弯性能及内衬塑料层对组合构件承载变形能力的影响规律。研究结果表明：SSC-PLST受弯构件的破坏形态具体表现为受压区钢管外凸屈曲、对应位置混凝土被压碎，受拉区钢管屈服、核心混凝土弯曲裂缝细而密，与普通钢管混凝土类似；试件的弯矩-挠度曲线呈三阶段特征，表现出良好的承载与变形性能。SSC-PLST构件不同部分之间的接触应力较小，且分布不均匀。内衬塑料对SSC-PLST构件受弯承载力的影响程度主要与塑料层厚度有关，受钢材强度和混凝土强度的影响较小。最终提出了SSC-PLST受弯构件承载力的简化计算公式，可为该结构构件的工程应用提供参考。

关键词：海水海砂混凝土衬塑钢管受弯性能有限元分析

海洋环境条件海水海砂混凝土加速试验力学损伤评估

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价值工程 2024年第3期43卷 95-97页

作者：何旭郁邦永司强戴玉伟常州工程职业技术学院建工学院常州213164 河海大学土木与交通学院南京210098

伴随着海洋开发与岛礁建设的进行,海砂、海水作为建筑材料具有巨大的潜在市场。海水海砂混凝土在海洋环境中的应用通常采用部分浸没温湿循环加速试验模型进行研究。文章建立海水海砂混凝土力学损伤理论计算模型,并根据动弹性模量预测加... 详细信息

伴随着海洋开发与岛礁建设的进行,海砂、海水作为建筑材料具有巨大的潜在市场。海水海砂混凝土在海洋环境中的应用通常采用部分浸没温湿循环加速试验模型进行研究。文章建立海水海砂混凝土力学损伤理论计算模型,并根据动弹性模量预测加速试验后海水海砂混凝土的劣化时间。这项研究对部分浸没温湿循环加速试验模型的应用具有重要的科学意义。

关键词：海洋环境温湿循环部分浸没海水海砂混凝土力学损伤寿命

海水环境下BFRP筋-海水海砂混凝土粘结耐久性

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海南大学学报（自然科学版） 2024年第1期42卷 87-93页

作者：吴云飞常宇飞于志力周智欧进萍海南大学土木建筑工程学院海南海口570228 大连理工大学建设工程学部辽宁大连116024 哈尔滨工业大学(深圳)土木与环境工程学院广东深圳518055

对BFRP筋-海水海砂混凝土界面粘结耐久性开展长期浸泡侵蚀试验,分析真实海水浸泡后界面粘结性能的长期退化规律,浸泡时间分别是30 d、90 d、180 d、270 d、360 d、450 d、540 d和630 d.基于拉拔试验数据,对真实海洋环境下BFRP筋-海水海... 详细信息

对BFRP筋-海水海砂混凝土界面粘结耐久性开展长期浸泡侵蚀试验,分析真实海水浸泡后界面粘结性能的长期退化规律,浸泡时间分别是30 d、90 d、180 d、270 d、360 d、450 d、540 d和630 d.基于拉拔试验数据,对真实海洋环境下BFRP筋-海水海砂混凝土的长期极限粘结强度保留率进行模拟预测.结果表明:在真实海水浸泡630 d后,BFRP筋-海水海砂混凝土的极限粘结强度降低了66.13%,且0~270 d退化速率明显高于270 d以后的退化速率.采用Bank模型并引入湿度修正系数,预测50 a后在海洋环境、室外环境及室内环境条件下极限粘结强度保留率分别为31.42%、57.15%和74.85%,为BFRP筋-海水海砂混凝土构件在沿海地区建筑中的应用提供参考.

关键词： BFRP筋海水海砂混凝土拉拔试验真实海水长期性能预测