海洋環(huán)境下FRP筋與混凝土界面黏結性能研究.pdf

1、在自然環(huán)境下，海洋是最苛刻的腐蝕環(huán)境之一，海工結構要經(jīng)受海水、海洋大氣或更為嚴酷的飛濺區(qū)、潮差區(qū)的腐蝕，而普通鋼材在海洋環(huán)境中極易腐蝕，很短的服役期內(nèi)將喪失使用功能。采用FRP筋替代普通鋼筋被認為是能夠徹底解決混凝土結構中鋼筋銹蝕的方法之一。與鋼筋一樣，F(xiàn)RP筋與混凝土良好的界面黏結性能是兩者協(xié)同工作的基礎。在海洋環(huán)境作用下，F(xiàn)RP筋與混凝土界面可能產(chǎn)生黏結退化，其退化機理與服役壽命是決定FRP筋能否成功應用到海工混凝土結構中的關鍵。<

2、br>　　基于此，本文設計制作并測試了153個拉拔試件，試驗對象包括乙烯基酯樹脂玄武巖纖維增強復合筋（BV筋）、乙烯基酯樹脂無堿玻璃纖維增強復合筋（GV筋）、環(huán)氧樹脂玄武巖纖維增強復合筋（BE筋）和環(huán)氧樹脂國產(chǎn)碳纖維增強復合筋（CE筋）。依據(jù)ACI和ASTM規(guī)范配置相應的堿溶液和人工海水溶液，通過兩種試驗方法進行研究:FRP筋經(jīng)堿溶液環(huán)境腐蝕后與混凝土黏結性能試驗;海水浸泡環(huán)境下FRP筋混凝土拉拔試件黏結性能試驗。研究相應環(huán)境腐蝕后FR

3、P筋與混凝土黏結-滑移曲線，并分析了試件破壞形態(tài)、黏結-滑移曲線各階段特點、受力過程和黏結破壞機理，以及FRP筋經(jīng)腐蝕后與混凝土的極限黏結強度以及自由端發(fā)生0.05mm、0.10mm和0.25mm所對應的黏結強度值隨溶液浸泡腐蝕齡期的變化。
　　通過FRP筋堿溶液環(huán)境腐蝕后黏結性能試驗研究，獲得如下結論:對于同等直徑、相同肋參數(shù)的四種FRP筋，在各個齡期下，BE筋與CE筋具備更高的極限黏結強度，且CE筋的極限黏結強度在四種筋材中最

4、高;經(jīng)歷40℃堿溶液環(huán)境的浸泡腐蝕后，CE筋與混凝土的界面黏結強度未見退化，甚至出現(xiàn)了上升趨勢，BV筋的極限黏結強度有緩慢的退化趨勢，BE筋和GV筋與混凝土的極限黏結強度幾乎不發(fā)生變化;統(tǒng)計各個拉拔試件自由端發(fā)生0.05mm、0.10mm和0.25mm對應的黏結強度值，發(fā)現(xiàn)四種FRP筋在自由端發(fā)生0.25mm以下滑移量對應的黏結強度值均未發(fā)生退化，說明堿溶液腐蝕僅影響FRP筋與混凝土的極限黏結強度，對于較小滑移量下FRP筋與混凝土的黏結

5、強度的影響不大。
　　海水浸泡環(huán)境下FRP筋混凝土黏結性能試驗研究，重點考慮了筋材種類、環(huán)境溫度、腐蝕齡期、表面處理等影響參數(shù)。結果表明:
　　1）在FRP筋、鋼筋與混凝土黏結力的組成中，均包括化學膠著力、摩擦力和機械咬合力，F(xiàn)RP筋與混凝土的黏結強度組成中還存在由于FRP筋吸濕膨脹引起的強度增長。
　　2）經(jīng)過人工海水長期浸泡后，BV筋和GV筋出現(xiàn)黏結強度降低的趨勢，在40℃環(huán)境經(jīng)歷60天腐蝕后，BV筋的極限黏結強度

6、保留率為90.93％，GV筋的為92.92％。
　　3）對于BV筋，提高環(huán)境溫度會加快其極限黏結強度的降低。
　　4）相同條件下CE和BE筋與混凝土的黏結表現(xiàn)出良好的耐腐蝕性能。
　　5）在40℃人工海水浸泡下，F(xiàn)RP筋與混凝土拉拔試件自由端發(fā)生0.05mm、0.10mm和0.25mm對應的黏結強度同樣不隨腐蝕齡期的增長而降低。
　　6）在FRP筋發(fā)生較小滑移情況下，本文中BV筋和CE筋黏結強度均較GV筋高。

7、r>　　比較兩種試驗方法所得結果，結合海水浸泡環(huán)境下混凝土強度試驗、掃描電子顯微鏡(SEM)觀察手段，配合已有針對FRP筋本身性能破壞機理研究，綜合分析了海洋環(huán)境下FRP筋與混凝土黏結退化的機理，并利用基于Arrhenius退化模型提出的FHWA-Ⅰ、FHWA-Ⅱ以及STF壽命預測法分別針對試驗中出現(xiàn)退化的BV筋混凝土界面黏結性能進行了壽命預測。由于環(huán)境對FRP筋的腐蝕作用由外向內(nèi)，外層FRP筋力學性能的破壞將對其與混凝土界面的黏結性能