玄武岩纤维复合材料加固混凝土构件在紫外线照射下的耐久性试验研究

论文摘要

玄武岩纤维复合材料(BasaltFiberReinforcedPolymers)作为FRP复合材料的一种,以其良好的力学性能及较高的性价比,近几年来,与CFRP、AFRP、GFRP等一起在土木工程加固中得到了广泛的应用。国内外的很多专家学者对有关玄武岩纤维复合材料及其加固混凝土构件展开了研究,并取得了很多研究成果。但对于玄武岩纤维复合材料加固混凝土构件的耐久性研究还比较少,尤其是紫外线照射对于玄武岩纤维复合材料加固混凝土构件影响的研究更是微乎其微。材料暴露在太阳光下照射,尤其是太阳光谱中的紫外线光的照射,很容易发生老化,但是自然老化又是一个缓慢还又漫长的过程,因此我们通过紫外线直接照射来研究玄武岩纤维材料加固混凝土构件的耐久性能。本研究得到了国家863课题《受损建筑物加固与修复材料关键技术研究与应用》(编号:2009AA032303)的资助。研究内容主要包括以下几个方面:(1)对玄武岩纤维增强复合材料和混凝土在紫外线照射下的耐久性能进行了试验研究。用两种不同的环氧树脂浸渍玄武岩纤维布,分别制作了25个片材拉伸试件,在经过不同时间的紫外线照射后,通过拉伸试验,得到玄武岩纤维片材的拉伸强度、伸长率和弹性模量在紫外线照射下的变化规律,以及不同树脂对玄武岩纤维片材耐久性的影响。不同强度等级的混凝土经过紫外线照射后,通过立方体抗压试验,得到混凝土的立方体抗压强度的变化规律。(2)对玄武岩纤维布与混凝土之间的粘结性能在紫外线照射下的变化规律进行了研究。一共进行了60个拉剪试件和120个正拉试件的试验,通过不同纤维布类型、不同浸渍树脂、不同混凝土强度等因素的变化,进一步分析了紫外线照射对玄武岩纤维布与混凝土之间粘结性能的影响。(3)对玄武岩纤维布加固钢筋混凝土梁经过紫外线照射后的正截面受弯承载力进行了研究。一共进行了6个钢筋混凝土的梁的试验,进而得到了紫外线照射条件下钢筋混凝土梁在不同照射时期的破坏特征及耐久性规律。(4)对玄武岩纤维布加固钢筋混凝土柱经过紫外线照射后的轴心受压承载力进行了研究。一共进行了16个钢筋混凝土柱的试验,通过不同加固层数、不同加固方式等因素的变化,对紫外线照射前后的加固钢筋混凝土柱性能进行了研究。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 综述
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外的研究情况
• 1.3 本文的主要研究工作
• 第2章 材料的大气自然老化和紫外线照射加速老化
• 2.1 合成材料在大气环境下的老化机理
• 2.1.1 老化特征
• 2.1.2 老化历程
• 2.2 影响合成材料在大气环境下老化的主要因素
• 2.2.1 大气环境因素
• 2.2.2 杂质与添加剂
• 2.2.3 制备工艺
• 2.3 紫外线老化环境及紫外线辐射量的确定
• 第3章 紫外线照射对玄武岩纤维片材及混凝土的影响
• 3.1 试验目的
• 3.2 试验概况
• 3.2.1 试验材料
• 3.2.2 试件制作工艺与取样
• 3.2.3 试验环境
• 3.2.4 试验方法
• 3.3 试验结果及分析
• 3.3.1 紫外线照射下玄武岩纤维片材试验结果分析
• 3.3.2 紫外线照射下混凝土试块试验结果分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 紫外线照射对FRP 与混凝土粘结性能的影响
• 4.1 试验目的
• 4.2 试验方案设计
• 4.2.1 试验用材料
• 4.2.2 试件参数
• 4.2.3 纤维布粘贴方案
• 4.2.4 拉伸剪切试验拉伸剪切区域应变片布置
• 4.2.5 加载方案
• 4.2.6 紫外线老化环境
• 4.3 试验结果及分析
• 4.3.1 混凝土试块抗压强度结果分析
• 4.3.2 FRP与混凝土拉伸剪切性能的变化规律
• 4.3.3 FRP与混凝土正拉粘结性能的变化规律
• 4.4 本章小结
• 第5章 紫外线照射对玄武岩纤维布加固钢筋混凝土梁性能的影响
• 5.1 试验目的
• 5.2 试验方案设计
• 5.2.1 试验用材料
• 5.2.2 构件参数
• 5.2.3 加固方案
• 5.2.4 试验梁测点布置
• 5.2.5 加载方案
• 5.2.6 紫外线老化环境
• 5.3 试验结果及分析
• 5.3.1 钢筋混凝土梁受弯承载力分析
• 5.3.2 钢筋混凝土梁的荷载－挠度曲线
• 5.3.3 混凝土梁内钢筋应变分析
• 5.3.4 玄武岩纤维布应变分析
• 5.3.5 试验现象及破坏模式
• 5.3.6 裂缝开展情况
• 5.4 本章小结
• 第6章 紫外线照射对玄武岩纤维布加固钢筋混凝土柱性能的影响
• 6.1 试验目的
• 6.2 试验方案设计
• 6.2.1 试验用材料
• 6.2.2 构件参数
• 6.2.3 加固方案
• 6.2.4 试验柱测点布置
• 6.2.5 加载方案
• 6.2.6 紫外线老化环境
• 6.3 试验结果及分析
• 6.3.1 钢筋混凝土柱的受压承载力分析
• 6.3.2 钢筋混凝土柱的荷载－位移曲线
• 6.3.3 钢筋混凝土柱内纵向钢筋应变分析
• 6.3.4 钢筋混凝土柱表面纤维布环向应变分析
• 6.3.5 试验现象及破坏模式
• 6.4 本章小结
• 第7章 结论及建议
• 7.1 本文得出的结论
• 7.2 对以后工作的建议
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢