荷载、盐碱共同作用下玻璃纤维增强筋耐久性能研究

来源 :武汉理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:QINSHAOKUN1988
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在沿海区域和寒冷地区的建筑,工作环境周围存在大量的海水和大量用于除雪的除冰盐,在这些环境中都含有大量的氯离子。这些环境中富含的氯离子会对这些区域中的建筑造成严重的腐蚀破坏作用,对当地的经济造成巨大的损失,甚至对当地人民的生命安全产生了极大的威胁。这些建筑发生腐蚀破坏的主要原因,是由于建筑内部的钢筋与工作环境中的氯离子等有害离子发生去极化反应和原电池反应,对钢筋造成了腐蚀作用。腐蚀作用使钢筋表面锈蚀,截面面积减小,进而导致极限承载能力下降;产生的铁锈体积发生膨胀对周围混凝土产生拉应力,造成混凝土裂缝,同时由于铁锈为酥松多孔的脆性物质,强度较低,在力作用下易破碎,从而减弱了钢筋与混凝土的粘结作用。建筑内部钢筋的损伤以及钢筋与混凝土粘结作用的下降,严重影响了建筑结构的正常使用,甚至造成建筑结构的整体破坏。  为了解决钢筋的锈蚀问题,现阶段提出采用钢筋表面镀锌、复合材料包覆、阴极保护法等方法来防止钢筋腐蚀反应的发生,但实际效果并不理想。因此,有学者开始研究新的耐腐蚀材料用来替代钢筋在恶劣环境下进行工程应用。FRP筋作为一种新型无机复合材料,由于其高强、轻质、耐腐蚀性能好等优点而受到广泛关注,被认为是最适合在恶劣环境中用来替代钢筋成为建筑结构中的承力单元。GFRP筋由于其低廉的价格、良好的耐盐腐蚀性能而被重点研究与应用。  FRP筋是一种由纤维与基材两部分组成的复合材料,纤维是材料的主要承力单元,基材主要用于保护纤维、粘聚纤维和传导荷载的作用。FRP筋由于其良好的耐腐蚀性能而备受期待。因此FRP筋的耐久性能研究更是是否可以应用FRP筋作为新的建筑材料的重中之重。现阶段,对于FRP筋耐久性的主要研究是在无荷载作用下各种腐蚀环境中的耐久性能,但对于在荷载作用下的耐久性能研究较少。有少量学者通过对BFRP筋进行荷载作用下的短期加速腐蚀试验发现,一定程度的荷载作用会影响BFRP筋的耐久性能。但对于GFRP筋在荷载作用下的耐久性能研究还存在空白。因此,本文从强度、弹性模量、吸水率、微观观测等方面,对比研究有无荷载作用下盐环境与碱性环境中GFRP筋的性能变化,总结了在荷载作用对GFRP筋在各方面的耐久性能的影响。  基于FRP筋的加速腐蚀试验数据。目前,有许多学者都提出了多种方法,对FRP筋的长期耐久性能进行预测。本文也将基于现阶段已经提出的几种方法进行分析,并采用以阿伦里乌斯模型为基础进行建立的TSF法对无荷载作用下两种腐蚀环境中的GFRP筋长期耐久性能进行预测。同时,对采用阿伦里乌斯理论预测荷载作用下的GFRP筋长期的耐久性进行可行性分析,在实验数据满足阿伦里乌斯理论使用前提下,进行GFRP筋荷载作用下的长期耐久性能预测。最终得到,荷载作用对GFRP筋的长期耐久性能的影响。
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