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纤维织物增强海水海砂混凝土在模拟海洋环境下的耐久性研究

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纤维织物增强海水海砂混凝土在模拟海洋环境下的耐久性研究

作者：喻松湖南大学

学位级别：硕士

海水海砂混凝土(SWSSC)是采用海水作为拌合水,海砂作为拌合骨料制备而成的混凝土,其力学性能与普通混凝土相当,且不需要消耗淡水、河砂资源,是目前混凝土领域的研究热点之一。海水、海砂中氯离子带来的钢筋锈蚀问题是SWSSC材料工程化应... 详细信息

海水海砂混凝土(SWSSC)是采用海水作为拌合水,海砂作为拌合骨料制备而成的混凝土,其力学性能与普通混凝土相当,且不需要消耗淡水、河砂资源,是目前混凝土领域的研究热点之一。海水、海砂中氯离子带来的钢筋锈蚀问题是SWSSC材料工程化应用的瓶颈。纤维织物增强混凝土(TRC)是由混凝土基体与高性能纤维织物制备而成的复合材料,不受到钢筋锈蚀问题的限制。故采用海水、海砂制备织物增强海水海砂混凝土(TR-SWSSC),既能缓解淡水、河砂资源紧张的困境,又能得到绿色环保、性能优异的TRC复合材料,符合时代发展需求。本文系统的研究了玄武岩纤维织物增强海水海砂混凝土和耐碱玻璃纤维织物增强海水海砂混凝土试件在室温下、海水高温浸泡和海水干湿循环条件下的长期力学行为及环氧树脂对试件力学性能的改善作用,主要研究成果如下:(1)在室温下测试了试件的四点弯曲性能,结果表明:织物布设层数对玄武岩纤维织物增强海水海砂混凝土(BTR-SWSSC)试件的弯曲性能影响较大,织物布设层数的增加使得BTR-SWSSC试件获得更优异的弯曲性能。采用海水、海砂制备的TRC试件(BTR-SWSSC、GTR-SWSSC)与淡水、河砂制备的TRC试件在室温下的力学性能无明显差异。环氧树脂处理纤维表面能改善纤维的力学性,有效的提升试件的弯曲强度,增加其裂缝数目。(2)对试件进行海水干湿循环处理后开展力学试验,与室温下数据对比,结果表明:海水干湿循环会导致试件强度降低。海水干湿循环至56天时,玄武岩纤维织物增强海水海砂混凝土(BTR-SWSSC)试件强度保留率约68%。在干湿循环处理14天后,玄武岩纤维对基体的增强作用大幅度降低,至56天时其增强作用基本丧失。玻璃纤维织物增强混凝土(GTR-SWSSC)在干湿循环条件下的耐久性能更为优异,干湿循环至56天时,试件强度保留率约65%,但玻璃纤维试件的增强作用仍十分明显,耐碱玻璃纤维织物的耐久性要优于玄武岩纤维。环氧树脂处理纤维表面能提升各龄期试件的弯曲强度,在时限内延缓试件强度的退化,环氧树脂处理对玄武岩纤维试件的增强作用在干湿循环28天时基本失效,对于耐碱玻璃纤维试件,56天时比同期无环氧树脂试件的强度高约2 MPa。(3)海水高温浸泡试件后,对试件开展力学测试与微观观察,结果表明:试件的弯曲性能随着浸泡的进行逐渐降低,且强度保留率均低于同期干湿循环吃力后的试件。相较于海水、海砂制备的试件,淡水、河砂制备的试件在7天时强度保留率要略高,后续各周期试件强度保留率相当。玻璃纤维试件的耐久性优于玄武岩纤维试件。玄武岩纤维对混凝土的增强作用在浸泡7天后就丧失了,环氧树脂表面处理后的试件在浸泡到56天后才基本失去了其增强作用。对于玻璃纤维增强试件,纤维的增强作用一直存在。对于两种纤维制备的试件,其强度保留率相较于同期干湿循环试件均出现了明显降低,环氧树脂保护作用的失效期提前,海水浸泡环境比干湿循环环境对试件的危害更大。

关键词：海水海砂混凝土玄武岩纤维耐碱玻璃纤维水下区潮汐区海水浸泡干湿循环弯曲性能耐久性

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适用于海水海砂混凝土的阻锈剂研究

适用于海水海砂混凝土的阻锈剂研究

作者：张航重庆大学

学位级别：硕士

近年来,海水海砂建材资源化趋势越来越明显,但海水海砂中的氯化物以及硫酸盐等会加快混凝土中钢筋锈蚀,对混凝土耐久性有负面影响,制约了海水海砂在混凝土中的应用。为了延长海水海砂混凝土结构的使用寿命,通过采用高效阻锈剂、多种技... 详细信息

近年来,海水海砂建材资源化趋势越来越明显,但海水海砂中的氯化物以及硫酸盐等会加快混凝土中钢筋锈蚀,对混凝土耐久性有负面影响,制约了海水海砂在混凝土中的应用。为了延长海水海砂混凝土结构的使用寿命,通过采用高效阻锈剂、多种技术措施协同作用降低海水海砂混凝土中的钢筋锈蚀速率是重要途径之一。目前,复合型阻锈剂已成为国外阻锈剂领域的研究热点,它具有高效、可靠、环保等优点,但国内研究多数是关于已有阻锈剂的性能测试分析,对阻锈剂的复配及作用机理的研究不多。加强复合阻锈剂组成优化和作用机理的研究对延长海水海砂混凝土结构的使用寿命具有重要意义。本文重点研究了单组份阻锈剂和复合型阻锈剂、养护条件、矿物掺合料、成型工艺对海水海砂砂浆和/或混凝土中钢筋锈蚀的影响,采用X射线衍射(XRD)、透射扫描电镜(TSEM)、X射线能谱分析(XEDS)、傅立叶变换拉曼光谱(FT-Raman)等方法分析水泥水化产物相组成、钢筋与混凝土交界面微观结构与组成、有机分子在钢筋表面吸附等,研究阻锈剂的作用机理。研究表明:①单组份阻锈剂掺入海水海砂砂浆中,延缓了氯离子对钢筋的破坏作用,提高了钢筋钝化膜的稳定性,以自然海水作为浸泡液,经过30次浸烘循环后,钢筋锈积率和失重率明显减小,根据极化电位和钢筋锈蚀率判断试验的几种单组份阻锈剂缓蚀效果由强到弱排列为三乙醇胺(TEA)≈氨甲基丙醇(AMP)>单氟磷酸钠(MFP)>硝酸锂(LiNO3)≈氢氧化锂(LiOH)>二甲基乙醇胺(DMEA)>三乙氧基硅烷(TES)。②复合型阻锈剂掺入海水海砂砂浆和/或混凝土中,可以显著降低钢筋的锈积率和失重率,提高砂浆或混凝土抵抗氯离子侵蚀的能力,分别以自然海水、3.5%的NaCl溶液、6.0%的NaCl溶液作为浸泡液,经过100次浸烘循环后,钢筋锈蚀率上升幅度很小,保持了稳定的缓蚀效果。A3阻锈剂的适宜掺量为1.4%～1.7%,A1阻锈剂的缓蚀效果与泰诺Mucis ad 19L/D阻锈剂相当。③在海水海砂混凝土浸烘循环中,相比于3.5%和6.0%的NaCl溶液作为浸泡液,以自然海水作为浸泡液导致钢筋锈蚀率明显增加;偏高岭土和复合型阻锈剂同时掺入时,可以产生协同效应,缓蚀效果显著增强,偏高岭土掺量小于20%时,缓蚀效果随掺量增加而增强;在钢筋表面裹浆,并在裹浆层中掺入A3阻锈剂,缓蚀效果增强,裹浆层厚度小于7.5mm时,缓蚀效果随厚度增加而增强。④阻锈剂A2掺入海水海砂砂浆中降低了砂浆的流动度和强度,阻锈剂A1和A3增加了砂浆的流动度,对砂浆强度无不利影响;阻锈剂A3掺入海水海砂混凝土中延缓了水泥的水化作用,主要抑制了C-S-H凝胶早期的形成和发展,增强了后期混凝土结构的密实性;阻锈剂A3可以通过有机物的吸附及密封分散作用、无机盐的化学反应沉淀作用等吸附在钢筋与混凝土交界面处,增强钢筋钝化膜的稳定性。⑤醇胺化合物、表面活性剂、磷酸盐和硝酸盐这四种物质基于各自的阻锈机理,按照一定比例组成复合型阻锈剂时,可以产生较好的协同缓蚀作用,阻锈性能优于Mucis ad 19L/D泰诺迁移性阻锈剂,其适宜掺量为胶凝材料的1.4～1.7%。

关键词：阻锈剂海水海砂混凝土锈积率失重率

内置PVC/GFRP管海水海砂混凝土的钢管混凝土柱抗震性能研究

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内置PVC/GFRP管海水海砂混凝土的钢管混凝土柱抗震性能研究

作者：李世博中国矿业大学

学位级别：硕士

河砂作为土木工程领域的大宗材料,近些年遭到了过度开采而日益短缺。海砂与河砂有着相似的力学性能,但由于氯化物的存在难以代替河砂直接使用。本文采用耐腐蚀的PVC/GFRP管约束海水海砂混凝土并作为芯柱置于钢管混凝土结构中,来阻绝氯... 详细信息

河砂作为土木工程领域的大宗材料,近些年遭到了过度开采而日益短缺。海砂与河砂有着相似的力学性能,但由于氯化物的存在难以代替河砂直接使用。本文采用耐腐蚀的PVC/GFRP管约束海水海砂混凝土并作为芯柱置于钢管混凝土结构中,来阻绝氯化物对钢材的侵蚀作用。近些年以钢管、FRP管和混凝土等材料形成的组合结构层出不穷,有着不错的延性和耗能能力。该类组合结构形式多样,但大都采用环向抗拉强度较大的FRP管,较少采用价格低廉的PVC管,目前的研究也以组合柱轴压性能为主,对组合柱抗震性能以及不同材质内管对抗震性能的影响研究较少,针对以上问题本文对9个新型组合结构进行了低周往复荷载下的拟静力试验,主要研究内容如下:(1)通过对内置PVC/GFRP管海水海砂混凝土的钢管混凝土柱的抗震性能试验,主要分析的参数包括外钢管的形状和尺寸,内管的材料、尺寸和有无CFRP布包裹。根据最终的试验结果,对比分析了各个试件的破坏模式和抗震性能等方面特征。(2)通过试验结果分析,本文中的组合结构都有着饱满的滞回曲线,抗震性能优良,最终的破坏模式也比较理想,均为压弯破坏。内管的材料和形式对于试件的峰值承载力影响较小,在一定范围内增加夹层混凝土的厚度可以略微提高构件的峰值承载力。圆形钢管试件的延性优于方形钢管试件,内置的GFRP管相对PVC管可以显著提升构件的延性性能,采用CFRP布来包裹PVC管的塑形铰区对于提升结构的延性和峰值承载力效果均不明显。不同材质内管的试件耗能性能也比较接近,其中PVC双臂波纹管耗能力最为突出。(3)本文依据钢管混凝土和FRP约束混凝土等相关规范和文献,对方形和圆形的组合结构进行了轴心受压承载力、纯弯承载力以及压弯和压弯剪等复杂应力作用下的抗弯承载力计算,比较了三种规范计算公式和结果的差异。通过对比试验结果发现理论计算值和试验值较为接近,总体较为保守,偏于安全。(4)本文采用有限元软件ABAQUS对不同试件进行建模并施加匀速的水平位移,绘制出了骨架曲线和应力云图。模拟结果的刚度和峰值承载力相比试验值较大,但总体比较接近,应力云图也能反映出试件的最终破坏形式,具有一定的参考意义。该论文有图70幅,表19个,参考文献106篇。

关键词：海水海砂混凝土钢管混凝土柱 PVC/GFRP管抗震有限元

内置PVC/GFRP管海水海砂混凝土芯柱叠合柱的轴压性能研究

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内置PVC/GFRP管海水海砂混凝土芯柱叠合柱的轴压性能研究

作者：马梦婷中国矿业大学

学位级别：硕士

目前由于河砂资源短缺,海水海砂逐渐被应用到工程中,但海水海砂中的氯盐和硫酸盐会造成钢筋的锈蚀,因此提出采用PVC管和GFRP管来隔绝海水海砂的腐蚀作用。国内外对钢管混凝土叠合柱的轴压性能的研究较多,但对于内置PVC/GFRP管海水海砂... 详细信息

目前由于河砂资源短缺,海水海砂逐渐被应用到工程中,但海水海砂中的氯盐和硫酸盐会造成钢筋的锈蚀,因此提出采用PVC管和GFRP管来隔绝海水海砂的腐蚀作用。国内外对钢管混凝土叠合柱的轴压性能的研究较多,但对于内置PVC/GFRP管海水海砂混凝土芯柱叠合柱的力学性能却缺乏研究,本文通过内置PVC/GFRP管海水海砂混凝土芯柱叠合柱轴压试验,分析试件在加载过程中的破坏现象及受力机理,研究不同试验参数对该组合结构轴压性能的影响,具体开展的工作如下:（1）探讨了外包混凝土强度、芯柱混凝土强度、内管约束形式、内管约束面积、CFRP布包裹层数、CFRP条带间距以及GFRP管径厚比与有无粘砂这些因素对试件轴压力学性能的影响。其中针对内管约束形式将试件分为三组:PVC普通管、PVC波纹管、GFRP管,对26个轴压试件的试验过程及最后的破坏形态进行了描述。同时还对强度指数-纵向应变曲线、荷载与不同位置处的应变曲线、峰值载荷、轴向承载力、轴压刚度及延性系数等轴压性能进行了比较分析。（2）研究结果表明:随着外包混凝土强度的提高,试件的承载力显著提高但脆性增加增强。随着芯柱混凝土强度的提高,试件的承载力和轴向刚度提高不明显。PVC管降低了内管与混凝土之间的黏结性能,在试验加载过程中会出现微小滑移,从而也影响叠合柱的极限承载力,而GFRP管黏结作用和约束作用要好于PVC管。在PVC管外粘贴CFRP布是提高承载力和刚度很好的方法,试件在破坏前基本未出现承载力下降段,试件的延展性比较好,增高包裹层数也会提高叠合柱的承载力。减小GFRP管的径厚比不仅增强试件的轴向刚度,对承载力和延性都有提高作用。（3）基于Mander模型,从约束混凝土的机制进行分析,将叠合柱混凝土划分成强约束混凝土、弱约束混凝土、无约束混凝土。通过计算不同区域的有效侧向应力和强度提高系数,推导出了内置PVC/GFRP管海水海砂混凝土芯柱叠合柱的半理论半经验的应力-应变模型。同时还根据受力机理提出较为广泛适用的承载力计算公式。（4）将上文提出的约束混凝土应力-应变模型应用到ABAQUS有限元中,通过软件计算的结果与试验结果对比分析,试件的轴压承载力以及刚度吻合度较高,可以很好地验证本文推导的叠合柱的应力-应变模型的合理性。该论文有图59幅,表15个,参考文献124篇。

关键词：海水海砂混凝土叠合柱约束混凝土轴压承载力

FRP筋与海水海砂混凝土的粘结疲劳性能研究

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FRP筋与海水海砂混凝土的粘结疲劳性能研究

作者：麦广浩广东工业大学

学位级别：硕士

纤维增强聚合物筋(简称FRP筋)海水海砂混凝土结构具有长远的发展意义。然而,目前对FRP筋与海水海砂混凝土(简称SCCC)的粘结疲劳性能的研究很有限,对这方面内容的系统研究能加速推动FRP筋海水海砂混凝土结构的应用和发展。因此,为了全面... 详细信息

纤维增强聚合物筋(简称FRP筋)海水海砂混凝土结构具有长远的发展意义。然而,目前对FRP筋与海水海砂混凝土(简称SCCC)的粘结疲劳性能的研究很有限,对这方面内容的系统研究能加速推动FRP筋海水海砂混凝土结构的应用和发展。因此,为了全面系统地掌握FRP筋与海水海砂混凝土的疲劳粘结机理,本文进行了玄武岩纤维增强聚合物筋(简称BFRP筋)与海水海砂混凝土的粘结疲劳试验研究和玻璃纤维增强聚合物筋(简称GFRP筋)与海水海砂混凝土的粘结疲劳试验研究。通过疲劳拔出试验,研究了BFRP筋表面形式、FRP筋直径、混凝土强度和应力水平这些参数对粘结疲劳性能的影响。根据实验结果得到了一些结论:BFRP筋表面形式、FRP筋直径、应力水平的改变可能会导致粘结疲劳破坏模式改变;粘结疲劳破坏模式对疲劳粘结刚度曲线、疲劳上限对应的滑移量曲线和残余滑移量曲线有很大影响;提出可以准确地模拟疲劳粘结刚度三阶段曲线的模型;提出疲劳上限对应的滑移量的预测公式,定义了偏于安全的FRP筋与海水海砂混凝土的粘结疲劳破坏准则,同时提出了基于疲劳上限对应的滑移量的粘结疲劳寿命预测方法;以残余滑移量表征粘结疲劳损伤,并建立了基于残余滑移量的疲劳损伤模型;最后对FRP筋与海水海砂混凝土的疲劳粘结机理进行了探讨。

关键词：粘结疲劳性能 FRP筋海水海砂混凝土疲劳寿命

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BFRP筋海水海砂混凝土梁的耐久性研究

BFRP筋海水海砂混凝土梁的耐久性研究

作者：曾小雨广东工业大学

学位级别：硕士

随着沿海经济的快速发展和国家海洋强国战略的实施,我国沿海地区需要建造大量的建筑物。采用传统的钢筋混凝土结构不仅影响建设工期、增加成本,而且还会加剧天然砂石资源的枯竭、淡水资源的短缺。如果采用FRP筋（FRP,Fiber Reinforced P... 详细信息

随着沿海经济的快速发展和国家海洋强国战略的实施,我国沿海地区需要建造大量的建筑物。采用传统的钢筋混凝土结构不仅影响建设工期、增加成本,而且还会加剧天然砂石资源的枯竭、淡水资源的短缺。如果采用FRP筋（FRP,Fiber Reinforced Polymer）海水海砂混凝土结构替代传统的钢筋混凝土结构,可以缓解淡水河砂资源匮乏、降低建造成本、避免钢筋的锈蚀。玄武岩纤维增强复合材料（BFRP,Basalt-FRP）是一种新型的环保高性能复合材料,在土木工程中具有广泛的应用前景。作为一种新型结构体系,其海洋环境下的耐久性需要进行进一步研究。本文对模拟海水浸泡环境下BFRP筋增强海水海砂混凝土梁的耐久性进行了探索与研究,本研究成果将为进一步拓展BFRP筋海水海砂混凝土结构的实际应用提供数据和理论支撑。本文的主要研究内容及成果如下:（1）以碱溶液、水浸泡对比分析,研究了模拟海水浸泡环境下BFRP筋增强海水海砂混凝土梁的静力性能演化。研究结果表明,浸泡在碱溶液和海水中的梁表面会形成一层致密厚实的钙膜和较薄的盐膜,阻碍外部腐蚀溶液侵蚀;混凝土内外的离子浓度差产生渗透压力,水更容易浸入海水海砂混凝土中。由于钙膜的阻碍,浸泡在碱溶液中的梁开始腐蚀时间延后,180天时浸泡在模拟海水环境、水环境、碱环境的试件极限荷载分别降低了34.5%、28.8%、6.7%。吸水膨胀后的BFRP筋与海水海砂混凝土的接触面积增大,机械咬合力提高。浸泡360天后,模拟海水环境、水溶液和碱环境下的极限强度分别降低了51%、53%、47%。未腐蚀的梁裂缝较多,裂缝宽度较小,裂缝发展多为斜裂缝,发生剪压破坏,但腐蚀后的梁裂纹数量随着浸泡时间的增加而减少,在相同的荷载作用下,裂缝宽度增大,多为竖向裂缝,最终破坏模式为弯曲破坏。（2）研究了模拟海水浸泡环境下BFRP筋增强海水海砂混凝土梁的疲劳性能演化,分析了疲劳寿命、挠度变化、筋材和混凝土应变变化及裂缝开展规律。结果表明,在循环荷载作用下疲劳损伤不断积累,BFRP筋与混凝土之间的粘结滑移导致裂缝宽度逐步变大,裂缝向上延伸,残余变形不断积累,整体刚度下降,当BFRP筋应变接近静载时极限荷载对应的应变值,试件发生斜裂缝剪切破坏。对比不同应力水平下试件的疲劳性能,应力水平越高,疲劳损伤积累越快,疲劳寿命越短。与未腐蚀的梁相比,模拟海水浸泡腐蚀后残余变形积累更快,结构整体性能变“软”。此外,修正后的刚度公式能较为准确反映试验梁刚度退化情况,通过线性拟合的S-N曲线能较好预测BFRP筋海水海砂混凝土梁的疲劳寿命。

关键词： BFRP筋海水海砂混凝土耐久性静力性能疲劳性能

环氧涂层钢筋海水海砂混凝土粘结性能试验研究

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环氧涂层钢筋海水海砂混凝土粘结性能试验研究

作者：杨柳大连理工大学

学位级别：硕士

近年来,随着陆地混凝土原材料的不断短缺,海水海砂直接用作拌制混凝土成为了广大研究学者的研究热点,尤其对于海岛建筑而言,就地取材可极大程度的节约海上运输成本。海水海砂混凝土由于内部高含量的氯离子将导致构件中的普通钢筋快速发... 详细信息

近年来,随着陆地混凝土原材料的不断短缺,海水海砂直接用作拌制混凝土成为了广大研究学者的研究热点,尤其对于海岛建筑而言,就地取材可极大程度的节约海上运输成本。海水海砂混凝土由于内部高含量的氯离子将导致构件中的普通钢筋快速发生锈蚀,将环氧涂层钢筋代替普通钢筋可以有效的避免钢筋的锈蚀。然而,二者的粘结性能是其能否共同工作的基础,这是环氧涂层钢筋海水海砂混凝土结构的关键,本文通过中心拉拔试验对环氧涂层钢筋与海水海砂混凝土的粘结性能进行了系统分析,论文的主要研究内容及结论如下:（1）本文共进行了88个中心拉拔试件的试验,分析了粘结钢筋直径、保护层、有效锚固长度、混凝土强度以及箍筋约束等参数对二者粘结特性的影响,并对其破坏模式以及粘结滑移曲线进行结果分析。其中环氧涂层钢筋与海水海砂混凝土中心拉拔试验的破坏模式共分为三种:劈裂破坏,拔出破坏以及劈裂与拔出破坏共同发生的模式。环氧涂层钢筋与海水海砂混凝土试件的粘结滑移曲线共分为三种:仅上升段;存在下降段;存在残余段。（2）根据试验结果,环氧涂层钢筋在保护钢筋不被锈蚀的同时也会降低与混凝土之间的粘结强度,对于海水海砂混凝土试件,16 mm,20 mm,25 mm的环氧涂层钢筋的粘结强度分别是普通变形钢筋试件粘结强度的91%,95%,93%。同时,环氧涂层也会增大钢筋与混凝土之间的相对滑移值。对于普通钢筋与海水海砂混凝土试件,最大平均粘结应力随钢筋直径的增加而增加。但对于环氧涂层钢筋未发现明显趋势。极限粘结强度随钢筋与混凝土基体的锚固长度的增加而存在一定减小,随保护层厚度、混凝土强度以及箍筋约束的增加而增加,这对于普通钢筋与环氧涂层钢筋具有相同的结果。本文根据试验结果结合粘结长度、保护层厚度、钢筋直径、混凝土强度以及箍筋几个影响因素分别对环氧涂层钢筋与普通钢筋海水海砂混凝土试件的锚固强度特征值及滑移特征值进行拟合并提出经验公式。根据锚固特征值对传统的直线模型进行优化,针对下降段模型与试验值相比相差较大的特点建立相应新型粘结滑移本构,经验证本文提出的粘结滑移本构模型与试验结果吻合较好,可以很好的描述钢筋与混凝土的粘结滑移关系。（3）本文对钢筋表面粘贴应变片的中心拉拔试件进行试验,通过分析钢筋表面应变随施加荷载的变化情况,计算出了锚固长度范围内粘结应力分布情况并建立了锚固位置函数。其中,粘结应力沿锚固长度范围内并不均匀,粘结应力最大位置为距自由端约三分之一处,而由于锚固长度两端混凝土约束较小,粘结应力均为零。结合修正的粘结滑移曲线模型以及锚固位置对粘结滑移的影响,建立了平均粘结应力和锚固位置函数乘积形式的粘结滑移本构。

关键词：环氧涂层钢筋海水海砂混凝土粘结特性粘结滑移曲线拉拔试验

BFRP纵筋增强海水海砂混凝土短柱偏心受压性能试验研究

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BFRP纵筋增强海水海砂混凝土短柱偏心受压性能试验研究

作者：袁世杰广西大学

学位级别：硕士

当前,南海大开发、海上丝绸之路和广西北部湾面向东盟各国的出海大通道建设是我国经济发展的热点,大量混凝土结构的市政基础设施需要修建,但混凝土结构中的钢筋在临海及海洋区域极易遭到氯离子锈蚀,导致结构耐久性严重下降。利用BFRP筋... 详细信息

当前,南海大开发、海上丝绸之路和广西北部湾面向东盟各国的出海大通道建设是我国经济发展的热点,大量混凝土结构的市政基础设施需要修建,但混凝土结构中的钢筋在临海及海洋区域极易遭到氯离子锈蚀,导致结构耐久性严重下降。利用BFRP筋优异的耐腐蚀性可从根源上解决该问题。如将BFRP筋与海水海砂混凝土组合,还可有效解决上述区域混凝土浇筑所需河沙及淡水资源极度匮乏的根本性问题。本文以BFRP纵筋增强海水海砂混凝土受压柱为研究对象,通过偏心受压短柱试件静力加载试验和理论分析,研究此类构件的受压性能。本文共制作了15根BFRP筋拉伸试件和36个BFRP筋压缩试件,通过单调静力加载测试研究三种不同直径的BFRP筋的拉伸性能和三种不同直径及长细比的BFRP筋的压缩性能。对海水海砂混凝土进行9组配合比实验,获得了目标强度的海砂海水混凝土配合比。设计了11根BFRP纵筋增强海水海砂混凝土短柱,以偏心距、配筋率和混凝土强度为设计参数,研究其对裂缝发展、特征荷载、挠度及破坏形态的影响规律。基于上述试验数据,推导了纵筋增强海水海砂混凝土短柱的承载力计算公式。通过上述研究,得出以下结论:（1）BFRP筋受拉的破坏模式分为拉断破坏及局部拉断破坏,属于脆性破坏,应力-应变关系为线弹性,抗拉强度随着BFRP筋直径增大而减小,螺纹凹肋深度会对抗拉强度有一定的影响。（2）BFRP筋受压的破坏模式分为剪切破坏、劈裂破坏、屈曲破坏及复合破坏四种破坏形态,属于脆性破坏;BFRP筋的抗压强度仅为抗拉强度的1/3左右,BFRP筋的压缩弹性模量约为拉伸弹性模量的2/3;BFRP筋受压应力-应变曲线基本呈线性关系。（3）BFRP纵筋增强海水海水混凝土短柱偏心受压的破坏模式以混凝土压碎破坏为主;破坏前正截面应变基本符合平截面假定;当其他参数相同时,偏心距越大,混凝土开裂荷载与极限荷载越小,混凝土侧向变形和极限拉、压应变越大,柱子两侧BFRP纵筋应变亦随之增大;当其他参数相同时,配筋率越大,混凝土拉应变越大,抗侧向变形能力越强,但对开裂荷载和极限荷载、混凝土受压侧边缘压应变、两侧BFRP纵筋应变的影响不显著;当其他参数相同时,随着混凝土强度等级的增大,柱子的抗侧向变形能力增强,对于有受拉区的偏压短柱,荷载-混凝土拉应变曲线斜率增大,两侧BFRP纵筋的拉、压应变减小。（4）本文推导的理论公式给出的极限承载力与试验实测的极限承载力吻合性较好,理论值与实测值的比值在0.83～1.14之间,可较好地预测BFRP纵筋增强海水海砂混凝土短柱的偏心受压承载力。

关键词：玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)筋海水海砂混凝土柱偏心受压承载力试验

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RPC管-海水海砂混凝土组合柱抗压性能

湖南大学学报（自然科学版） 2020年第9期47卷 104-112页

作者：单波王志鸿肖岩赖大德建筑安全与节能教育部重点实验室(湖南大学) 湖南长沙410082 绿色先进土木工程材料及应用技术湖南省重点实验室湖南长沙410082 浙江大学浙大-伊利诺大学联合学院浙江海宁314400

在配有碳纤维增强塑料(CFRP)封闭箍筋的活性粉末混凝土(RPC)预制管内浇筑海水海砂混凝土(SWSSC),形成一种新型组合结构--RPC预制管-SWSSC组合柱(SFRPCT).这种组合柱能有效克服SWSSC中的盐分对构件耐久性的影响,并适用于海洋工程等高腐... 详细信息

在配有碳纤维增强塑料(CFRP)封闭箍筋的活性粉末混凝土(RPC)预制管内浇筑海水海砂混凝土(SWSSC),形成一种新型组合结构--RPC预制管-SWSSC组合柱(SFRPCT).这种组合柱能有效克服SWSSC中的盐分对构件耐久性的影响,并适用于海洋工程等高腐蚀性环境.对12个大尺寸SFRPCT试件和3个CFRP箍筋约束SWSSC柱(FRPHSC)开展了轴压试验,研究RPC管与内部SWSSC的组合效应及箍筋间距对轴压性能的影响.结果表明,在峰值荷载下,RPC管表面产生大量细而密的裂缝,但保护层没有出现明显的剥落现象;SFRPCT的轴向承载力显著高于对应的FRPHSC,这一组合形式将RPC超高的抗压强度和CFRP箍筋的约束效应有效结合了起来.基于相关试验数据和模型,给出SFRPCT组合柱的轴向承载力计算方法,并对组合效应进行了分析,结果表明,RPC管所承担的荷载与组合柱承载力的比值在0.39~0.42之间.

关键词：海水海砂混凝土活性粉末混凝土(RPC) 纤维增强复合材料(FRP) 柱组合效应