【摘 要】
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南海岛礁基础设施工程建设需要大量的建筑材料,为提高工程效益可就地取材用海水海砂替代淡水河砂来拌制混凝土,海水海砂中的Cl-会锈蚀钢筋,严重影响钢筋混凝土结构服役寿命。纤维增强聚合物筋（fiber reinforced polymer bars,简称FRP筋）凭借轻质高强和耐腐蚀等优异性能,在一些特殊工程中逐渐成为钢筋的替代材料。FRP筋与海水海砂混凝土的界面粘结性能是评判FRP配筋海水海砂混凝土结
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南海岛礁基础设施工程建设需要大量的建筑材料,为提高工程效益可就地取材用海水海砂替代淡水河砂来拌制混凝土,海水海砂中的Cl-会锈蚀钢筋,严重影响钢筋混凝土结构服役寿命。纤维增强聚合物筋（fiber reinforced polymer bars,简称FRP筋）凭借轻质高强和耐腐蚀等优异性能,在一些特殊工程中逐渐成为钢筋的替代材料。FRP筋与海水海砂混凝土的界面粘结性能是评判FRP配筋海水海砂混凝土结构服役性能的一个重要基础,因此有必要开展海洋环境下FRP筋的力学性能以及其与海水海砂混凝土粘结性能退化规律方面的研究。为了应对复杂的海洋环境及提高结构服役年限,可以对既有建筑结构进行加固或修复;纤维编织网增强混凝土（textile reinforced concrete,简称TRC）具有优异的力学特性和耐久性,在对结构截面尺寸和重量影响不大的情况下可起到良好的加固效果,开展海洋环境下TRC约束混凝土的研究有利于推进TRC在海工混凝土中的应用。本文基于江苏省重点科研项目“TRC/ECC模板FRP筋海砂混凝土结构关键技术研究”展开试验。首先研究海水海砂混凝土包裹BFRP筋在氯盐侵蚀环境下力学性能退化规律;其次研究氯盐侵蚀环境对BFRP筋与海水海砂混凝土界面粘结性能的影响;最后探究氯盐侵蚀环境下TRC约束对海水海砂混凝土与BFRP筋粘结性能退化的影响。本文主要的研究结论如下:（1）海水海砂混凝土包裹BFRP筋在氯盐侵蚀作用下会逐渐地腐蚀退化,温度对极限抗拉强度的影响较为明显,升高温度会加剧BFRP筋的劣化速度;增大氯盐浓度,BFRP筋极限抗拉强度退化速率会进一步加快;保护层厚度和氯盐浓度对BFRP筋的弹性模量和极限拉应变的影响没有明显的退化规律,但整体都随着侵蚀龄期呈下降趋势;且温度的影响较明显。（2）基于改进的FHWA模型预测了海水海砂混凝土包裹BFRP筋在氯盐侵蚀作用下力学性能退化规律,进一步预测了BFRP筋在30℃、45℃和60℃温度下加速老化试验50年后强度保留率分别剩余71.75%、65.15%和53.17%;并预测了五个不同沿海地区氯盐侵蚀作用50年后的强度保留率都保持在70%以上,且随着地区温度降低,强度保留率呈上升趋势。（3）氯盐侵蚀过程中,升高温度会加速FRP筋与混凝土的老化作用,从而降低界面粘结性能,30℃、45℃和60℃温度下氯盐侵蚀180天时粘结强度分别下降了10.2%、13.2%和23.1%;在侵蚀初期低浓度的氯盐可能有助于粘结性能的提高,后期极限粘结应力逐渐降低;当氯盐浓度过高时,继续增大氯盐浓度对粘结性能影响不明显;增加保护层厚度不仅显著提高了混凝土对筋材的握裹力,也减缓了氯盐对混凝土与筋材交界面的侵蚀效果,从而提高了粘结性能;侵蚀环境下筋材直径对粘结性能的影响规律与常规环境下类似,减小筋材直径,有利于提升粘结性能。并基于Prigogine能量耗散结构理论,对粘结-滑移曲线进行能量分析,得到的结论与试验结果较为一致。（4）用BPE模型验证本试验粘结-滑移曲线发现BPE模型同样适用于描述氯盐侵蚀下的BFRP筋海水海砂混凝土的粘结滑移过程;基于Bank预测模型和Arrhenius加速理论,预测了50年后不同温度时氯盐侵蚀作用下的海水海砂混凝土与BFRP筋的粘结强度值,并且以五个不同沿海地区为例,预测了服役50年后损伤因子均小于0.6,且随温度的升高,损伤因子会逐渐增大。（5）TRC约束改变了试件的破坏形态并提高了试件破坏时的延性,3层TRC约束时已经全部表现为拔出破坏;但随着侵蚀龄期增加,试件的延性会有所降低;TRC约束混凝土后可以明显提高粘结强度,3层约束粘结强度提升了38.3%,随着侵蚀龄期的增长,相较于常规环境下的约束试件,极限粘结强度逐渐降低,且达到极限粘结强度时的滑移值也随之有小幅度减小;增加氯盐浓度,试件的极限粘结强度以及达到极限粘结强度时的滑移值会有下降的趋势,且先约束后侵蚀比先侵蚀后约束试件强度退化更加明显;粘结强度对温度的响应较为敏感,随着温度升高粘结强度呈降低趋势,且先约束比后约束的试件粘结强度降低更多,高温不仅会加速筋材与混凝土自身的老化速率,而且会加剧TRC的劣化速率。（6）通过本文试验数据验证现存的粘结滑移曲线模型发现有很高的吻合度,说明粘结滑移曲线模型同样适用于TRC约束海水海砂混凝土与BFRP筋的粘结滑移关系;建立了TRC约束层数与侵蚀龄期控制下的海水海砂混凝土与BFRP筋极限粘结强度和滑移关系,并预测了不同TRC约束层数与侵蚀龄期控制的极限粘结强度和对应滑移值,发现约束层数大于4层时约束效果已不再明显提高;在长期氯盐侵蚀下约束层数较少时试件延性会降低。该论文有图56幅,表31个,参考文献157篇。
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