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FRP约束回收FRP筋骨料海水海砂混凝土轴压性能研究

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FRP约束回收FRP筋骨料海水海砂混凝土轴压性能研究

作者：高泽宇华中科技大学

学位级别：硕士

过去20多年,纤维增强复合材料(Fiber-reinforced Polymer,简称FRP)筋材在土木工程中的应用得到了国内外学者和工程人员的广泛关注。由于FRP筋材具有不可自然降解的特性,随着其在实际工程中应用的与日俱增,如何有效回收FRP筋材以及处理FR... 详细信息

过去20多年,纤维增强复合材料(Fiber-reinforced Polymer,简称FRP)筋材在土木工程中的应用得到了国内外学者和工程人员的广泛关注。由于FRP筋材具有不可自然降解的特性,随着其在实际工程中应用的与日俱增,如何有效回收FRP筋材以及处理FRP筋材废弃物也逐渐成为一个具有较大挑战的难题。基于以上背景,本研究采用机械切割回收的回收FRP筋骨料(FRP-RA)与海水海砂混凝土(SSC)相结合制备了回收FRP筋骨料海水海砂混凝土(FRP-bar recycled aggregate seawater sea-sand concrete,简称FRSSC),并采用FRP布对回收FRP筋骨料海水海砂混凝土进行约束以进一步提高其轴向受压性能。首先,开展了大量的试验研究(共120个试件)。试验分为两个部分,第一部分试验研究了淡水河砂、海水河砂、淡水海砂和海水海砂混凝土的工作性能和强度发展规律以及FRP约束后的轴压性能。第二部分试验研究了引入FRP-RA后普通混凝土和SSC的力学性能变化及其在FRP约束后的轴压性能。试验结果表明,与未添加FRP-RA的海水海砂混凝土相比,添加了FRP-RA的海水海砂混凝土的强度和弹性模量均有所降低,且降低程度随FRP-RA替代率的增加而增加;FRP约束后,回收FRP筋骨料海水海砂混凝土(FRSSC)的强度及延性显著提高,这种增强效果随FRP约束刚度的增加而增大。然后,开展了FRP约束回收FRP筋骨料海水海砂混凝土(FCFRSSC)轴向应力-应变分析模型研究。修正后的模型能良好预测FCFRSSC在不同骨料替换率下的轴向应力-应变曲线及极限状态,为基于FCFRSSC结构的设计提供了理论基础。最后,基于通用有限元软件ABAQUS中的混凝土塑性损伤模型建立了分析FCFRSSC轴压性能的有限元模型。建立的有限元模型实现了FCFRSSC轴压性能的准确模拟,为后续开展基于FCFRSSC结构的有限元模拟提供了基础。

关键词：有限元分析应力-应变模型海水海砂混凝土 FRP约束混凝土回收FRP筋骨料

无腹筋GFRP筋海水海砂混凝土梁抗剪性能试验研究

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无腹筋GFRP筋海水海砂混凝土梁抗剪性能试验研究

作者：周鹍吉林建筑大学

学位级别：硕士

人口和经济的快速增长,造成对混凝土结构基础设施的巨大需求和建筑材料的巨大消耗。钢筋混凝土发展受钢筋锈蚀、河砂运输成本等制约,还会加剧资源紧缺和环境恶化。纤维增强复合材料(Fiber reinforced polymer,FRP)具有优良的耐腐蚀性和... 详细信息

人口和经济的快速增长,造成对混凝土结构基础设施的巨大需求和建筑材料的巨大消耗。钢筋混凝土发展受钢筋锈蚀、河砂运输成本等制约,还会加剧资源紧缺和环境恶化。纤维增强复合材料(Fiber reinforced polymer,FRP)具有优良的耐腐蚀性和较强的抗拉强度。FRP筋与海水海砂混凝土的组合既可以解决钢筋锈蚀问题,又可以缓解河砂、淡水资源紧缺问题。混凝土梁斜截面破坏机理复杂,影响因素众多。FRP筋和海水海砂混凝土作为研究热点,对无腹筋GFRP筋海水海砂混凝土梁抗剪性能的研究具有重要的理论价值。本文对无腹筋GFRP筋海水海砂混凝土梁的抗剪性能进行研究,主要内容包括:(1)将剪跨比和纵筋配筋率作为变量因素,进行6根无腹筋GFRP筋海水海砂混凝土梁的抗剪试验,从破坏模式、荷载-跨中挠度曲线、筋材应变、裂缝发展、开裂荷载和极限承载力等方面,分析剪跨比和纵筋配筋率对无腹筋GFRP筋海水海砂混凝土梁抗剪性能的影响。(2)利用ABAQUS有限元软件对无腹筋GFRP筋海水海砂混凝土梁进行数值模拟,得到的荷载-跨中挠度曲线和裂缝发展情况与试验吻合较好,此种理论计算方法可为同类研究提供理论参考。(3)收集整理220根集中荷载作用下的无腹筋FRP筋混凝土梁受剪试验数据,建立无腹筋FRP筋混凝土梁抗剪承载力数据库,利用多元非线性回归分析方法,得到无腹筋GFRP筋海水海砂混凝土梁抗剪承载力计算公式,并于试验结果进行对比。对比结果表明:计算公式能够较为准确的预测无腹筋GFRP筋混凝土梁抗剪承载力

关键词：无腹筋梁 GFRP筋海水海砂混凝土抗剪性能数值模拟回归统计分析

不同表面特性FRP筋与海水海砂混凝土粘结性能试验研究

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不同表面特性FRP筋与海水海砂混凝土粘结性能试验研究

作者：高嘉琪大连理工大学

学位级别：硕士

随着建筑业的高速发展,河砂等内陆资源的匮乏日益严重,对于临海地区特别是岛礁建筑的建设,运输环节会造成大量的经济成本,因此海水海砂混凝土逐渐成为国内外学者的一大研究热点。海水海砂混凝土中含有大量的氯离子等物质,会加快对普通... 详细信息

随着建筑业的高速发展,河砂等内陆资源的匮乏日益严重,对于临海地区特别是岛礁建筑的建设,运输环节会造成大量的经济成本,因此海水海砂混凝土逐渐成为国内外学者的一大研究热点。海水海砂混凝土中含有大量的氯离子等物质,会加快对普通钢筋的腐蚀,将其直接用于建筑中会大大降低耐久性,而FRP筋可以成为钢筋的有效替代,避免腐蚀。FRP筋有各种不同的表面特性,其可能会对粘结性能造成影响,而粘结性能作为组合结构的基础性能,是FRP筋与海水海砂混凝土能否协同工作的关键。在此背景下,本文通过128个FRP筋-海水海砂混凝土中心拉拔试验系统研究了FRP和海水海砂混凝土在多种试验因素下的粘结性能,主要内容和结论如下:(1)结合喷砂工艺、肋高低等不同的表面特性以及粘结长度、混凝土强度、保护层厚度、FRP筋直径等影响因素,并通过试验数据对粘结滑移曲线进行分析,最终得出试件的三种破坏模式:劈裂破坏;拔出破坏;介于二者之间的共同破坏模式。所对应的粘结滑移曲线也分为三种:仅有上升段;存在下降段和残余段的正弦型;存在保留少许正弦特性的下降段。(2)由试验结果,FRP筋的表面特性会很大程度上改变试件的粘结性能,也是决定试件破坏模式的主要因素。不同的肋间距、肋高等几何因素会改变FRP筋的粘结性能,滑移值主要受肋间距影响。喷砂工艺的加入,会加大FRP筋的化学胶合力提高初始粘结力,同时降低机械咬合力,也会使破坏界面由FRP筋-混凝土转向FRP筋-砂层以及砂层-混凝土的双界面破坏,且随着FRP筋直径增大,砂层逐渐变厚,砂层-混凝土的界面破坏逐渐占据主导,受混凝土强度的影响减弱,粘结滑移曲线中的正弦特性也逐渐丧失。(3)保护层厚度是改变试件破坏模式的主要原因,保护层会通过改变试件的破坏模式去影响粘结强度,然而在破坏模式不变的情况下只提高保护层厚度,对试件的粘结强度影响不大。在其他条件不变的情况下,增大粘结长度和FRP筋直径会降低试件的粘结强度;而增大混凝土强度会增大粘结强度,同时也会使FRP筋的性能发挥。(4)本文通过FRP筋直径、粘结长度、肋间距、混凝土强度以及保护层厚度几个影响因素对深肋FRP筋-海水海砂混凝土试件提出了相应的粘结滑移特征值经验公式。并参考相关学者的研究,采用合适的模型对粘结滑移曲线进行了预测,并对曲线下降段公式进行了修正,最终结果与试验值较为吻合,可以很好的描述FRP筋和海水海砂混凝土的粘结滑移关系。

关键词： FRP筋海水海砂混凝土表面特性粘结滑移曲线拉拔试验

海洋干湿环境下TRE免拆模板复合BFRP筋海水海砂混凝土梁受弯性能研究

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海洋干湿环境下TRE免拆模板复合BFRP筋海水海砂混凝土梁受弯性能...

作者：王璐晨中国矿业大学

学位级别：硕士

为提高FRP筋海水海砂混凝土（Seawater Sea-sand Concrete,简称SWSSC）梁的耐久性能和使用性能,本文开发了由高延性高耐久的纤维编织网增强工程水泥基复合材料（Textile Reinforced ECC,简称TRE）制成的免拆模板,研究TRE免拆模板复合FRP... 详细信息

为提高FRP筋海水海砂混凝土（Seawater Sea-sand Concrete,简称SWSSC）梁的耐久性能和使用性能,本文开发了由高延性高耐久的纤维编织网增强工程水泥基复合材料（Textile Reinforced ECC,简称TRE）制成的免拆模板,研究TRE免拆模板复合FRP筋SWSSC结构在海洋潮汐区环境下的耐久性能。对此,本文在研究氯盐干湿循环作用下TRE模板与SWSSC的界面粘结性能的基础上,进一步研究氯盐干湿循环及其与荷载耦合作用下TRE免拆模板复合BFRP筋SWSSC梁的受弯性能。具体试验结论如下:（1）界面粘结试验结果表明,相同环境作用时间下,20mm厚的TRE界面粘结强度最高;对于20mm厚TRE,相比于常规环境下试件,经过270天氯盐干湿循环的试件界面粘结强度提高了3.2%,而经过270天氯盐浸泡,其界面粘结强度退化了11%。（2）TRE免拆模板能有效提高试件在干湿循环作用下的承载能力,相比于BFRP筋SWSSC梁,预制的U型TRE免拆模板复合梁承载力提高效果最优,且承载力随TRE厚度的增加而提高,拼接组装的U型TRE免拆模板复合梁的开裂荷载明显提高,相比于常规环境下的试件,其开裂荷载提高了68%。对于20mm厚的预制U型TRE免拆模板复合梁,干湿循环次数增至270次,试件的极限承载力随之提高,提高至5.96%。（3）干湿循环次数增至270次,TRE免拆模板复合梁的刚度随之提高。在干湿循环与荷载耦合作用下,20%-40%的持载应力水平会使试件刚度略有提高,但持载应力水平达到60%时,试件的刚度明显下降。TRE免拆模板能有效抑制裂缝宽度,所有U型TRE免拆模板复合梁均表现出多缝开裂的特征。在干湿循环与荷载耦合作用下,随着持载应力的提高,试件表面裂缝变稀疏。（4）根据梁的受力机理和试验结果,推导出氯盐干湿循环作用下TRE免拆模板复合FRP筋SWSSC梁失效时的正截面承载力计算公式。该论文有图55幅,表20个,参考文献108篇。

关键词： TRE免拆模板海水海砂混凝土干湿循环界面粘结受弯性能

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混掺纤维海水海砂混凝土抗侵蚀性能研究

混掺纤维海水海砂混凝土抗侵蚀性能研究

作者：黄学开河北科技大学

学位级别：硕士

随着陆地中淡水和河砂等建筑资源日益枯竭,许多学者开始尝试使用海水、海砂部分或全部替代混凝土中的淡水、河砂。但现有研究表明,海水、海砂中含有大量氯离子等腐蚀性物质,会降低钢筋混凝土结构的使用寿命。本文通过可视化工具VOSview... 详细信息

随着陆地中淡水和河砂等建筑资源日益枯竭,许多学者开始尝试使用海水、海砂部分或全部替代混凝土中的淡水、河砂。但现有研究表明,海水、海砂中含有大量氯离子等腐蚀性物质,会降低钢筋混凝土结构的使用寿命。本文通过可视化工具VOSviewer,对Web of Science数据库近20年来海水海砂混凝土的文献进行统计后发现,海水海砂混凝土的耐久性问题始终是研究中的难点。鉴于此,本文以提升海水海砂混凝土的抗侵蚀能力为出发点,在内渗侵蚀和内外渗共同侵蚀环境下对混凝土抗侵蚀性能进行了试验,研究了聚丙烯纤维和玄武岩纤维不同纤维体积掺量对海水海砂混凝土抗侵蚀能力的影响。基于试验结果,得出了两种不同侵蚀环境下混掺纤维海水海砂混凝土的最优配合比。最后,通过电镜扫描对最优配合比和无纤维掺量的海水海砂混凝土试块进行微观结构分析,研究了混掺纤维海水海砂混凝土的作用机理,进而提出了一种新型组合式防腐方法,并通过相关试验证明了该方法的有效性。本文主要的研究内容及成果如下:(1)在内渗环境下,对不同配合比的混掺纤维海水海砂混凝土立方体抗压强度和轴心抗压强度进行了试验;在内外渗侵蚀环境下,对不同配合比的混掺纤维海水海砂混凝土质量损失和抗压强度进行了试验。通过对试验结果进行分析,揭示了纤维体积掺量对混凝土抗侵蚀性能的影响规律。结果表明,在两种不同侵蚀环境下,单掺纤维海水海砂混凝土随着纤维体积掺量的增加,抗侵蚀性能均表现出“先增加后降低”的趋势;在混掺纤维海水海砂混凝土中,当聚丙烯纤维体积掺量一定时,随着玄武岩纤维体积掺量的增加,抗侵蚀性能同样表现出“先增加后降低”的趋势。(2)本文在内渗侵蚀环境下,提出考虑纤维掺量影响系数的单掺纤维、混掺纤维海水海砂混凝土立方体抗压强度和轴心抗压强度计算公式。在内外渗共同侵蚀环境下,提出了不同循环次数下单掺纤维和混掺纤维海水海砂混凝土抗压强度损失率的计算公式,结合立方体抗压强度计算公式,进而提出了不同冻融次数下不同纤维掺量海水海砂混凝土试块的抗压强度计算式。(3)通过电镜扫描对最优配合比和无纤维掺量下的海水海砂混凝土试块进行微观结构分析,研究了不同侵蚀环境下混掺纤维海水海砂混凝土的作用机理。提出了一种新型组合式抗侵蚀方法,并开展了硫酸盐侵蚀试验和钢筋通电加速腐蚀试验进行验证。试验结果表明,该方法可显著提升钢筋混凝土的抗侵蚀性能。

关键词：混掺纤维海水海砂混凝土抗侵蚀性能作用机理配合比优化电镜扫描

玄武岩纤维复材筋海水海砂混凝土短柱轴压性能

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湖南大学学报（自然科学版） 2023年第5期50卷 114-122页

作者：朱德举刘志健徐振钦钟伟霖郭帅成绿色先进土木工程材料及应用技术湖南省重点实验室(湖南大学) 湖南长沙410082 湖南省绿色先进土木工程材料国际科技创新合作基地(湖南大学) 湖南长沙410082 建筑安全与节能教育部重点实验室(湖南大学) 湖南长沙410082

为解决沿海地区或岛礁建设中钢筋混凝土结构耐久性不足的问题,同时推动海水海砂资源的有效利用,开展了玄武岩纤维复合材料筋增强海水海砂混凝土(BFRP-SSC)短柱轴压性能研究.研究了纵筋配筋率和箍筋间距对试件轴压性能的影响.结果表明:BF... 详细信息

为解决沿海地区或岛礁建设中钢筋混凝土结构耐久性不足的问题,同时推动海水海砂资源的有效利用,开展了玄武岩纤维复合材料筋增强海水海砂混凝土(BFRP-SSC)短柱轴压性能研究.研究了纵筋配筋率和箍筋间距对试件轴压性能的影响.结果表明:BFRP-SSC短柱在加载过程中随着混凝土被压碎、箍筋发生断裂而破坏,表现为较脆性的破坏形式.增加纵筋配筋率可以增加试件的极限承载力,而配箍率对极限承载力影响不明显,同时减小箍筋间距可以增加其延性.对比了国内外纤维增强复合材料(FRP)筋混凝土柱承载力计算方法,BFRP-SSC短柱承载力的计算应当考虑BFRP纵筋的贡献.本文结果可以为BFRP-SSC短柱的设计和应用提供数据支撑和理论依据.

关键词： BFRP筋海水海砂混凝土轴心受压承载力延性

FRP筋超高性能海水海砂混凝土梁抗剪性能研究

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湖南大学学报（自然科学版） 2023年第11期50卷 159-168页

作者：周芬陈亚曼朱德举湖南大学土木工程学院湖南长沙410082 绿色先进土木工程材料及应用技术湖南省重点实验室(湖南大学) 湖南长沙410082

为研究纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer,FRP)筋超高性能海水海砂混凝土(Ultra-high Performance Seawater Sea-sand Concrete,UHPSSC)梁的抗剪性能,采用三点弯曲试验,探究剪跨比、箍筋间距和筋材类型(CFRP、BFRP、HFRP)对FRP-UHPSSC梁抗剪性能的影响规律.试验结果表明:FRP-UHPSSC梁在加载时裂缝发展迅速,破坏时具有明显的脆性特征;跨中荷载-挠度曲线在首条裂缝出现前后均呈现出双线性变化,裂缝出现后梁的荷载-挠度关系曲线斜率变小,挠度增长加快;FRP-UHPSSC梁的抗剪承载力随剪跨比和箍筋间距的增大而减小,剪跨比相同的试验梁,其开裂荷载基本相同;筋材的弹性模量越大,梁的抗剪承载力越高,同时也越能抑制梁的竖向变形;最后采用4部规范中的抗剪公式对试验工况进行分析,规范公式对BFRP-UHPSSC梁和HFRP-UHPSSC梁抗剪承载力计算的最小误差分别超过40%和30%,筋材类型不同的试验工况抗剪承载力计算结果差异较大.

关键词：海水海砂混凝土 FRP筋抗剪性能超高性能混凝土试验

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海水海砂混凝土双K断裂参数的确定

海洋工程 2019年第4期37卷 142-150页

作者：臧朝会杨树桐金亮亮中国海洋大学工程学院土木工程系

采用尺寸为515mm×100mm×100mm初始缝高比从0.1变化至0.8的三点弯曲梁试件,利用试验测得起裂荷载Pini、最大荷载Pmax及对应的裂缝口张开位移CMODc等参数,研究了缝高比a0/h对海水海砂混凝土双K断裂参数的影响。并以相同配合比的淡水河... 详细信息

采用尺寸为515mm×100mm×100mm初始缝高比从0.1变化至0.8的三点弯曲梁试件,利用试验测得起裂荷载Pini、最大荷载Pmax及对应的裂缝口张开位移CMODc等参数,研究了缝高比a0/h对海水海砂混凝土双K断裂参数的影响。并以相同配合比的淡水河砂梁作为对照组,进一步研究了海砂海水混凝土双K断裂参数与普通混凝土之间的关系。结果发现海水海砂混凝土断裂参数在a0/h=0.25~0.7范围内时可以认为是一常数;海水海砂混凝土梁断裂参数比相同配合比情况下的淡水河砂梁大且对边界影响更加敏感。

关键词：海水海砂混凝土双K断裂参数缝高比配合比断裂韧度

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掺阻锈剂掺合料海水海砂混凝土护筋性探讨

建筑材料学报 2012年第1期15卷 69-74页

作者：周俊龙欧忠文江世永陈乔陈云陈寒斌许春霞四川省住房和城乡建设厅建筑管理处四川成都610041 中国人民解放军后勤工程学院化学与材料工程系重庆401331 中国人民解放军后勤工程学院训练部重庆401331

测试了海水海砂胶砂中钢筋的极化电位和失重率,观察了钢筋的锈蚀情况,研究了不同掺合料和阻锈剂对海水海砂混凝土护筋性的影响.结果表明:粉煤灰、矿渣对海水海砂混凝土护筋性改善作用有限,而偏高岭土的改善作用显著,钢筋极化电位明显正... 详细信息

测试了海水海砂胶砂中钢筋的极化电位和失重率,观察了钢筋的锈蚀情况,研究了不同掺合料和阻锈剂对海水海砂混凝土护筋性的影响.结果表明:粉煤灰、矿渣对海水海砂混凝土护筋性改善作用有限,而偏高岭土的改善作用显著,钢筋极化电位明显正移;阻锈剂中三乙醇胺对海水海砂混凝土护筋性改善作用明显;复掺偏高岭土(20%,质量分数)和三乙醇胺(1.5%,质量分数)后,海水海砂混凝土的护筋性明显提高,钢筋极化电位与淡水标准砂配制的普通混凝土相近,钢筋失重率明显降低,标准养护420d后钢筋无任何锈蚀.

关键词：海水海砂混凝土钢筋极化电位护筋性掺合料阻锈剂