玻璃纖維增強聚合物筋耐久性及其增強水泥基復(fù)合材料研究

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1、隸劫大·譬碩士學(xué)位論文萬方數(shù)據(jù)玻璃纖維增強聚合物筋耐久性及其增強水泥基復(fù)合材料研究導(dǎo)師姓名：處焦夔攫鑒全注巫塞雖本論文獲科研協(xié)作項目(玻璃纖維增強聚合物(GFRP)筋混凝土在鹽堿環(huán)境下的耐久性與施工技術(shù)研究)資助。鞭Y2萬方數(shù)據(jù)70ss42I也SEARCHOFTHEDURABILITYOFGLASFIBERRED曬OR旺DPOL'蜘ⅥERREBARANDRED師ORCEDCEMEN■BASEDCOMPOSITESAThesisSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeof

2、MasterofEngineeringBY、7ⅢSheng-pingSupervisedbyProf．SUNWreiandProf．JIANGJin-yangSchoolofMaterialsScienceandEngineeringSoutheastUniversityJune2014萬方數(shù)據(jù)東南大學(xué)學(xué)位論文獨創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是我個人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得東南大學(xué)或其它教育機構(gòu)的學(xué)位或

3、證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。研究生簽名：越：陛聾日期：塑壘：笪：蘭東南大學(xué)學(xué)位論文使用授權(quán)聲明東南大學(xué)、中國科學(xué)技術(shù)信息研究所、國家圖書館有權(quán)保留本人所送交學(xué)位論文的復(fù)印件和電子文檔，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存論文。本人電子文檔的內(nèi)容和紙質(zhì)論文的內(nèi)容相一致，除在保密期內(nèi)的保密論文外，允許論文被查閱和借閱，可以公布(包括以電子信息形式刊登)論文的全部內(nèi)容或中、英文摘要等部分內(nèi)容。論文的公布(包括以電子信息形式刊登)授權(quán)東南大學(xué)研究生院辦理。髖蝴輒呼別

4、醛氆呼萬方數(shù)據(jù)摘要鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的主要形式，但是鋼筋銹蝕問題嚴重影響了結(jié)構(gòu)的服役性能。而纖維增強聚合物復(fù)合材料得益于其優(yōu)異的物理化學(xué)性能，在土木工程結(jié)構(gòu)修補、加固和增強方面得到廣泛應(yīng)用。其中，玻璃纖維增強聚合物(GFRP)筋具有拉伸強度高、質(zhì)輕、抗疲勞、性價比高等特點，是代替鋼筋增強混凝土結(jié)構(gòu)的理想材料。但同時，較差的耐水、堿等環(huán)境侵蝕性能限制了GFRP筋在土木工程領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。因此研究海洋和堿環(huán)境下GFRP筋的性能退變規(guī)律和侵蝕機理，提高GFRP筋的耐侵蝕能力成為復(fù)合材料領(lǐng)域的一個重要研究課題。本文首先測試

5、了GFRP筋在腐蝕前的基本物理性能、吸濕性能、高溫性能及力學(xué)性能；然后研究了常溫及60℃高溫條件下，GFRP筋在潮濕、海洋、堿和鹽堿等環(huán)境模擬溶液作用下拉伸強度、拉伸彈性模量和極限應(yīng)變的變化規(guī)律；最后通過SEM／EDS、X．CT和XRF微觀分析技術(shù)對侵蝕前后GFRP的表觀形貌、微觀結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成進行了分析，結(jié)合擴散動力學(xué)、高分子物理、高分子化學(xué)等相關(guān)理論，從基體、纖維．基體界面和纖維三方面揭示了GFRP筋在多種環(huán)境條件的侵蝕機理?；谠囼炑芯康贸鲆韵陆Y(jié)論：(1)GFRP筋試樣的密度約為鋼筋密度的23％，公稱直徑10．33mm試樣

6、拉伸強度為923．4MPa，約為普通鋼筋拉伸強度的2～3倍，拉伸彈性模量為33．9GPa。壓力作用下GFRP筋發(fā)生橫向劈裂破壞，抗壓強度與試樣直徑、長度有關(guān)。GFRP筋的平均吸水率擬合曲線表明，隨著齡期的增加，吸水率增長速率減小，直至試樣處于飽和狀態(tài)，長期浸泡會出現(xiàn)質(zhì)量減小現(xiàn)象。高溫條件下，GFRP筋基體首先軟化，發(fā)生熱降解和交聯(lián)，失去對纖維的保護和粘結(jié)作用，玻璃纖維裸露呈亮白色。(2)混凝土與GFRP筋具有較好的粘結(jié)性能，GFRP筋表面粘砂層附著于混凝土內(nèi)部，隨著混凝土強度等級的提高，粘結(jié)強度增大，混凝土內(nèi)埋GFRP筋剩余強度

7、增大。常溫下，GFRP筋的力學(xué)性能對潮濕及海洋環(huán)境不敏感，堿及鹽堿復(fù)合環(huán)境中GFRP筋最小剩余拉伸強度分別為78．482％和75．05％，彈性模量最大損失分別為9．14％和10．62％。60℃條件下，離子的遷移速率加快，因此試樣表面有白色析出物產(chǎn)生；鹽堿復(fù)合作用發(fā)生了多離子侵蝕過程，加劇了GFl心筋的劣化程度。(3)GFRP筋試樣內(nèi)部存在微裂縫、孔隙等原始缺陷，在環(huán)境侵蝕過程中其缺陷會不斷積累與擴展，因此GFRP的劣化過程與環(huán)境溫度、溶液濃度等多因素有關(guān)。常溫條件下，潮濕環(huán)境、混凝土環(huán)境及海洋環(huán)境模擬溶液侵蝕作用下的GFRP筋表

8、觀形貌完整，化學(xué)成分基本保持不變而強堿性模擬液及鹽堿復(fù)合模擬溶液侵蝕下的GFRP筋表面析出白色顆粒，產(chǎn)生蝕坑現(xiàn)象。60。C高溫條件下，離子擴散和侵蝕速率加快，強堿及鹽堿復(fù)合環(huán)境下，GFRP筋基體發(fā)生物理溶脹及化學(xué)分解，粘砂層脫落，表面基體粉化，剝?nèi)f方數(shù)據(jù)東南大學(xué)