結(jié)構(gòu)新型熱固性FRP復(fù)合筋及其性能.pdf

1、FRP（FibreReinforcedPolymer）筋以其輕質(zhì)、高強尤其是優(yōu)異的耐久性而成為一些土木工程結(jié)構(gòu)中鋼筋的替代品。本文針對FRP筋在土木工程結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用問題，研制了帶肋FRP筋制作裝置，研究制作了鋼絞線-GFRP（SGFRP）復(fù)合筋，帶肋FRP筋和BFRP筋等一系列新型FRP筋，對其中主要類型的FRP筋粘結(jié)性能、耐久性以及與光纖光柵復(fù)合的智能特性等進(jìn)行了系統(tǒng)研究，主要研究內(nèi)容如下：
　　1.新型FRP復(fù)合筋的研制及基本

2、性能研究。針對FRP筋在土木工程結(jié)構(gòu)應(yīng)用中存在的模量低、成本高和耐久性問題，分別發(fā)明和研制了鋼絞線-GFRP（SGFRP）復(fù)合筋與玄武巖纖維FRP（BFRP）筋，并對其力學(xué)性能和耐久性進(jìn)行了試驗研究。研究結(jié)果表明：SGFRP筋與GFRP筋相比抗拉彈性模量可以提高50％以上，而且SGFRP筋在酸、堿和鹽溶液中具有很好的耐久性；BFRP筋的抗拉性能與GFRP筋相當(dāng)，但是在堿、酸和鹽溶液中的耐久性較GFRP筋要差，尤其是在堿溶液中，其主要原因

3、是玄武巖纖維表面硅烷耦聯(lián)劑水解。研制了拉纏帶肋FRP筋制作裝置和成型工藝，對FRP筋肋形式和肋間距進(jìn)行了定型研究，并制作了各種帶肋FRP筋。研究確定的帶肋FRP筋最佳肋形式和參數(shù)為：螺距為1倍直徑的反向雙螺旋纖維束纏繞肋。
　　2.磁場固化拉擠GFRP筋力學(xué)與耐久性能。根據(jù)磁場對樹脂的改性作用，對FRP拉擠成型工藝設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)，研究開發(fā)了FRP筋磁場固化拉擠工藝；研究了成型磁場強度對成型后GFRP筋力學(xué)性能的影響，確定了最佳磁場強

4、度；對最佳磁場強度成型和無磁場成型GFRP筋進(jìn)行80℃水中的耐久性對比試驗，以吸水率和層間剪切強度為指標(biāo)，研究了磁場固化工藝對GFRP筋耐久性的影響。試驗結(jié)果表明：磁場固化可以提高GFRP筋的層間剪切強度、抗壓強度和在水中的耐久性。
　　3.FRP筋與混凝土的粘結(jié)性能及其多種因素的影響。試驗研究了溫度處理、腐蝕環(huán)境和恒載作用對帶肋GFRP和SGFRP筋與混凝土粘結(jié)性能影響。首先分別試驗研究了70℃處理200小時后，70℃下和-30

5、℃下三種溫度環(huán)境中兩種Φ8mmFRP筋和Φ12mm鋼筋與混凝土的粘結(jié)性能；其次試驗研究了兩種FRP筋與混凝土試樣經(jīng)過60℃下堿溶液為期1、2和3.5個月浸泡后的粘結(jié)性能，分析了堿腐蝕環(huán)境對FRP筋與混凝土粘結(jié)性能的影響；最后試驗研究了兩種FRP筋分別在60%和75%最大粘結(jié)荷載作用下的恒載粘結(jié)性能，分析了恒載作用對FRP筋與混凝土粘結(jié)性能的影響。
　　4.FRP筋的耐久性壽命預(yù)測。針對GFRP筋耐堿性問題，對光面和帶肋GFRP筋利

6、用34、60和80℃加速溫度進(jìn)行堿溶液中浸泡試驗，分析了兩種GFRP筋在堿溶液中不同溫度下拉伸性能與浸泡時間關(guān)系，利用TSF法和FHWA法對兩種GFRP筋在10℃、100%RH混凝土環(huán)境中的耐久性壽命進(jìn)行預(yù)測；對Φ8mm帶肋和Φ7mm光面SGFRP筋進(jìn)行60℃下堿、酸和鹽溶液浸泡試驗，分析了兩種SGFRP筋在各種腐蝕溶液中的耐腐蝕性能。預(yù)測結(jié)果表明：光面GFRP筋的耐久性壽命為帶肋GFRP筋的4倍左右。
　　5.FRP-OFBG智