玻璃纤维增强聚合物筋耐久性及其增强水泥基复合材料研究

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1、隶劫大·譬硕士学位论文万方数据玻璃纤维增强聚合物筋耐久性及其增强水泥基复合材料研究导师姓名：处焦夔攫鉴全注巫塞虽本论文获科研协作项目(玻璃纤维增强聚合物(GFRP)筋混凝土在盐碱环境下的耐久性与施工技术研究)资助。鞭Y2万方数据70ss42I也SEARCHOFTHEDURABILITYOFGLASFIBERRED晒OR旺DPOL'蜘ⅥERREBARANDRED师ORCEDCEMEN■BASEDCOMPOSITESAThesisSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeof

2、MasterofEngineeringBY、7ⅢSheng-pingSupervisedbyProf．SUNWreiandProf．JIANGJin-yangSchoolofMaterialsScienceandEngineeringSoutheastUniversityJune2014万方数据东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或

3、证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：越：陛聋日期：塑垒：笪：兰东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致，除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括以电子信息形式刊登)论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布(包括以电子信息形式刊登)授权东南大学研究生院办理。髋蝴辄呼别

4、醛氆呼万方数据摘要钢筋混凝土结构是现有基础设施建设的主要形式，但是钢筋锈蚀问题严重影响了结构的服役性能。而纤维增强聚合物复合材料得益于其优异的物理化学性能，在土木工程结构修补、加固和增强方面得到广泛应用。其中，玻璃纤维增强聚合物(GFRP)筋具有拉伸强度高、质轻、抗疲劳、性价比高等特点，是代替钢筋增强混凝土结构的理想材料。但同时，较差的耐水、碱等环境侵蚀性能限制了GFRP筋在土木工程领域的广泛应用。因此研究海洋和碱环境下GFRP筋的性能退变规律和侵蚀机理，提高GFRP筋的耐侵蚀能力成为复合材料领域的一个重要研究课题。本文首先测试

5、了GFRP筋在腐蚀前的基本物理性能、吸湿性能、高温性能及力学性能；然后研究了常温及60℃高温条件下，GFRP筋在潮湿、海洋、碱和盐碱等环境模拟溶液作用下拉伸强度、拉伸弹性模量和极限应变的变化规律；最后通过SEM／EDS、X．CT和XRF微观分析技术对侵蚀前后GFRP的表观形貌、微观结构和化学组成进行了分析，结合扩散动力学、高分子物理、高分子化学等相关理论，从基体、纤维．基体界面和纤维三方面揭示了GFRP筋在多种环境条件的侵蚀机理。基于试验研究得出以下结论：(1)GFRP筋试样的密度约为钢筋密度的23％，公称直径10．33mm试样

6、拉伸强度为923．4MPa，约为普通钢筋拉伸强度的2～3倍，拉伸弹性模量为33．9GPa。压力作用下GFRP筋发生横向劈裂破坏，抗压强度与试样直径、长度有关。GFRP筋的平均吸水率拟合曲线表明，随着龄期的增加，吸水率增长速率减小，直至试样处于饱和状态，长期浸泡会出现质量减小现象。高温条件下，GFRP筋基体首先软化，发生热降解和交联，失去对纤维的保护和粘结作用，玻璃纤维裸露呈亮白色。(2)混凝土与GFRP筋具有较好的粘结性能，GFRP筋表面粘砂层附着于混凝土内部，随着混凝土强度等级的提高，粘结强度增大，混凝土内埋GFRP筋剩余强度

7、增大。常温下，GFRP筋的力学性能对潮湿及海洋环境不敏感，碱及盐碱复合环境中GFRP筋最小剩余拉伸强度分别为78．482％和75．05％，弹性模量最大损失分别为9．14％和10．62％。60℃条件下，离子的迁移速率加快，因此试样表面有白色析出物产生；盐碱复合作用发生了多离子侵蚀过程，加剧了GFl心筋的劣化程度。(3)GFRP筋试样内部存在微裂缝、孔隙等原始缺陷，在环境侵蚀过程中其缺陷会不断积累与扩展，因此GFRP的劣化过程与环境温度、溶液浓度等多因素有关。常温条件下，潮湿环境、混凝土环境及海洋环境模拟溶液侵蚀作用下的GFRP筋表

8、观形貌完整，化学成分基本保持不变而强碱性模拟液及盐碱复合模拟溶液侵蚀下的GFRP筋表面析出白色颗粒，产生蚀坑现象。60。C高温条件下，离子扩散和侵蚀速率加快，强碱及盐碱复合环境下，GFRP筋基体发生物理溶胀及化学分解，粘砂层脱落，表面基体粉化，剥万方数据东南大学