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与传统的结构材料相比,纤维增强聚合物复合材料(FRP)具有优异的耐腐蚀性能和较高的比强度与比模量,近年来被广泛应用于桥梁等重要基础设施的加固与增强。基础设施的设计使用年限长且服役环境复杂多样,因此,对FRP材料的性能要求也相应提高。其中,FRP在高温/火灾极端环境下的性能演化规律与机理,是在考虑上述环境条件下发展高性能FRP材料及建立FRP增强/加固结构安全经济设计方法的基础,具有重要的科学研究意义与工程应用价值。玄武岩纤维是一种新型的绿色高性能无机材料,随着我国经济的不断发展以及工业化进程的推进,玄武岩纤维将会在实际应用中扮演重要的角色。本文对玄武岩纤维及其增强板材的高温性能进行了探索与研究,以求全面、深入地了解玄武岩纤维的耐高温特性,充分认识这种新型材料,为进一步拓展玄武岩纤维的实际应用提供数据和理论支持。本文的主要研究内容及成果如下:首先,研究了玄武岩纤维及玄武岩纤维增强(BFRP)板材在高温下及高温处理后的性能演化。高温下,由室温至200°C,玄武岩纤维的拉伸性能下降,离散性增加。BFRP的层间剪切强度显著退化,尤其是温度超过材料的玻璃化转变温度后,200°C时BFRP的层间剪切强度保留率仅为7.8%。同时,温度升高导致BFRP的拉伸性能发生急剧退化,采用代表体积单元模型对BFRP高温下的拉伸强度进行了预测。在200°C处理4小时后,玄武岩纤维及BFRP的力学性能变化较小。与玻璃纤维及玻璃纤维增强(GFRP)板材相比,玄武岩纤维及BFRP板材表现出优异的耐高温性能。其次,研究了高温处理BFRP的水吸收与扩散行为。将BFRP在135°C或300°C处理4小时后浸泡于水或碱溶液环境下,高温处理导致BFRP内部树脂基体降解,孔隙率升高。在浸泡环境下BFRP内部孔隙连通,BFRP的水吸收与扩散系数大幅度提高,理论计算了BFRP沿纤维及垂直于纤维方向的水吸收与扩散系数,并与纯树脂基体的水吸收与扩散系数进行了对比。研究结果表明,高温处理导致BFRP水吸收与扩散的路径发生变化,应考虑纤维与树脂间界面对BFRP水吸收与扩散性能的影响,基于Arrhenius理论计算了BFRP的扩散活化能。第三,研究了高温处理玄武岩纤维及BFRP板材的长期力学性能演化。将试样在135°C或300°C处理4小时后浸泡于水或碱溶液环境下,高温处理改变了玄武岩纤维的短程有序性,纤维的拉伸强度明显下降,300°C处理后拉伸强度降低了32.8%。碱溶液浸泡环境加速了氢氧根离子对纤维框架结构-Si-O-Si-的分解,浸泡一个月的纤维拉伸强度趋于零。高温处理后BFRP表面发生氧化,拉伸性能退化较小,而层间剪切强度降低明显。随着浸泡时间的增加酯键逐步分解,基于Arrhenius方程对BFRP板材的长期拉伸强度进行了预测。第四,研究了荷载与高温耦合作用下BFRP及BFRP-混凝土界面粘结性能退化规律。BFRP的测试温度为室温至160°C,荷载为35%、50%以及65%拉伸强度。恒温恒载下BFRP板材发生应力重分布,处理4小时后BFRP在高温下的拉伸性能明显下降,温度与荷载水平越高拉伸性能退化越显著,160°C与35%fu及50%fu处理4小时后,在160°C温度下BFRP的拉伸强度退化了20.0%及41.8%,而在常温下退化了8.2%及29.0%。基于实验结果,建立了持荷BFRP高温下的拉伸强度计算方法。BFRP-混凝土界面在室温至60°C与35%极限荷载耦合作用下,荷载由BFRP逐步转移到胶粘层,在40°C及60°C下试样的极限荷载分别升高了20.2%及31.2%。