紫外光快速固化GFRP及其加固混凝土梁的耐久性能研究

论文摘要

紫外光(Ultra Violet, UV)快速固化树脂又称光敏树脂,能在紫外光照射下迅速(一般<1min)交联固化。UV快速固化树脂具有有害物质挥发少,节约能源等优势,并被广泛应用于作各种基材的表面处理或涂层,如纸张、金属和陶瓷等。与传统树脂相比,UV树脂能够快速固化的特点使其在土木工程领域具有重要的应用前景,UV树脂基FRP(纤维增强高分子)复合材料可以用于快速修补、加固基础设施(如桥梁、大坝等),这在紧急抗灾、快速交通恢复等情况下具有重要意义,同时还带来另外一些如施工速度快,生产效率高和低碳经济等优点。土木工程结构的服役环境复杂,如湿热、冻融循环、干湿交替、海水侵蚀等。作为新型结构加固用FRP复合材料,其在各种恶劣土木工程环境下的耐久性能是其设计、应用与推广的基础。鉴于此,本论文以揭示UV固化GFRP在水/碱溶液浸泡下的耐久性能为研究目标,对以下3个方面展开了研究:1、通过系统研究UV固化后树脂的性能,对UV树脂的配方、制备工艺、固化条件进行了优化。实验表明,当环氧丙烯酸酯含量为60%,光照时间为25s时,UV快速固化树脂体系的综合性能最佳。2、用手糊法制备UV固化玻璃纤维增强FRP(GFRP)复合材料片材,揭示了了UV固化GFRP在蒸馏水/碱溶液浸泡下拉伸性能的退化规律。3、研究弯曲应变和水/碱溶液浸泡共同作用下,UV固化GFRP及其加固的混凝土梁的耐久性能。实验表明,弯曲应变和碱液浸泡共同作用对UV固化GFRP与混凝土粘结性能的影响较大,UV固化GFRP与混凝土之间的脱粘破坏是破坏的主导模式。本文的创新之处在于,发展了一种结构加固用UV固化GFRP体系;系统研究了在持续弯曲应变与恶劣环境共同作用下,UV固化GFRP及其加工混凝土梁的耐久性能;将UV固化GFRP的拉伸性能退化规律参数引入到基于断裂力学的局部剪切滑移原理的模型当中,定量和定性地评估了UV固化GFRP与混凝土粘结性能的退化规律。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 本文主要的研究内容
• 第2章 紫外光快速固化树脂体系的制备及其性能研究
• 2.1 引言
• 2.1.1 UV树脂简介
• 2.1.2 UV固化原理
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 原材料
• 2.2.2 实验设备
• 2.2.3 试样制备
• 2.2.4 测试与表征
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 UV快速固化树脂配方的优化
• 2.3.2 UV照射时间的优化
• 2.3.3 UV快速固化树脂耐久性能
• 2.4 本章小结
• 第3章 UV快速固化GFRP复合材料的耐久性能研究
• 3.1 引言
• 3.1.1 阿伦尼乌斯方程
• 3.1.2 预测方法
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 原材料
• 3.2.2 实验设备
• 3.2.3 试样制备
• 3.2.4 测试与表征
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 UV快速固化GFRP片材的纤维含量
• 3.3.2 水和碱溶液浸泡对UV固化GFRP片材力学性能的影响
• 3.3.3 水和碱溶液浸泡下UV固化GFRP水吸收与扩散行为
• 3.3.4 水和碱溶液浸泡对UV固化GFRP玻璃化温度的影响
• 3.3.5 水和碱液环境对UV固化GFRP对动态热力学性能的影响
• 3.3.6 UV固化GFRP片材性能退化机理分析
• 3.3.7 UV固化GFRP与混凝土的粘结性能
• 3.4 本章小结
• 第4章 UV快速固化GFRP及其加固混凝土梁在恶劣环境与弯曲变形共同作用下的耐久性能
• 4.1 引言
• 4.1.1 FRP增强混凝土梁概述
• 4.1.2 局部剪切滑移原理
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 原材料
• 4.2.2 实验设备
• 4.2.3 试样制备
• 4.2.4 测试与表征
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 弯曲应变、蒸馏水和碱溶液浸泡对UV快速固化GFRP片材力学性能的影响
• 4.3.2 弯曲应变、蒸馏水和碱溶液浸泡对UV快速固化GFRP片材形变恢复能力的影响
• 4.3.3 弯曲应变、蒸馏水和碱溶液浸泡下UV快速固化GFRP片材的水吸收和扩散行为
• 4.3.4 弯曲应变、蒸馏水和碱溶液浸泡对UV快速固化GFRP片材动态热力学性能的影响
• 4.3.5 UV快速固化GFRP外粘结加固混凝土梁的承载力
• 4.3.6 抗弯应变和碱溶液浸泡对UV快速固化GFRP片材加固混凝土梁的耐久性能
• 4.4 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢