论文部分内容阅读
纤维增强复合材料(FRP)因其具有优良的力学性能、成熟的制作工艺、较强的适应性等一系列优势,成为目前在土木工程领域应用愈加广泛的一种新型结构材料。目前绝大部分的纤维增强复合材料还是以热固性树脂为基体,但因为热固性FRP材料不具备二次成型的特点,在实际土木工程应用中大大受限,相比较之下,热塑性FRP材料良好的韧性、耐热性能以及可重复或者二次加工的优势获得了高速的发展,成为热固FRP材料的有利补充。但树脂基体是FRP材料耐高温性能的薄弱环节,树脂在温度达到或者超过玻璃化温度时,黏度增加,弹性下降,影响FRP材料的力学性能,故本文以粘结树脂玻璃化温度为基础,通过相关试验研究,评价课题组自行研发的热塑环氧BFRP筋高温基本力学性能、筋与混凝土粘结性能,在此基础上,对热塑FRP筋增强混凝土梁进行可行性研究,评价其高温力学性能,同时与现有热固乙烯基BFRP筋进行试验结果对比,总结和分析其高温力学性能退化规律,为进一步性能提升和应用提供依据。主要研究内容及成果如下:1.热塑性FRP筋常温及高温基本力学性能研究。结合筋材制备工艺研究及层剪切性能试验,发现溶剂挥发环节对筋材层间性能有一定影响;采用局部升温方式进行BFRP筋高温拉伸性能测试,发现树脂玻璃化温度范围内BFRP筋材抗拉强度和弹性模量变化较小,大直径热塑环氧BFRP筋拉伸性能最差,受温度影响更大。2.热塑性FRP筋与混凝土高温粘结性能研究。对筋材分别进行了与钢夹具连接的直接拉拔试验及与混凝土粘结的单向轴心拔出试验,结果表明,热塑环氧BFRP筋粘结性能低于热固乙烯基BFRP筋,且受温度影响更大;小直径热塑环氧BFRP筋与混凝土粘结性能高于大直径筋,但达到树脂玻璃化温度的热塑环氧BFRP筋粘结性能几乎完全丧失;经过玻璃化温度作用、二次冷却成型后,热塑环氧BFRP筋与混凝粘结增强,热固乙烯基BFRP筋与混凝土粘结性能与常温基本无异。3.热塑性FRP筋增强混凝土梁高温抗弯性能研究。将热塑性BFRP筋应用于混凝土梁配筋设计,与热固性乙烯基BFRP筋对比,进行梁常温及高温四点弯曲试验,结果表明,温度越高,BFRP筋-混凝土梁承载力、抗弯刚度降低,裂缝间距变大,热塑环氧BFRP筋-混凝土梁衰减更为严重;高温作用后各梁裂缝差异较大,其余性能差异较小。