BFRP增强珊瑚礁砂混凝土基本构件力学性能研究 (1)

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1、摘要学校代码：10286分类号：TU599密级：公开UDC：624学号：151091工程硕士学位论文BFRP增强珊瑚礁砂混凝土基本构件力学性能研究研究生姓名：汤杰导师姓名：汪昕教授张建东教授申请学位类别工程硕士学位授予单位东南大学工程领域名称建筑与土木工程论文答辩日期2018年06月07日研究方向结构工程学位授予日期2018年月日答辩委员会主席李峰评阅人S005173-1S005173-22018年6月7日硕士学位论文BFRP增强珊瑚礁砂混凝土基本构件力学性能研究专业名称：建筑与土木工程研究生姓名：汤杰导师姓名：汪昕教授张建东教授本论文获国家科技支撑计划项目（

2、2014BAB15B01）资助。StudyontheMechanicalPropertiesofBFRPReinforcedCoralReefandSandConcreteStructuralMembersADissertationSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringByTANGJieSupervisedbyProfessorWANGXinProfessorZHANGJian-dongSchoolofCivilEngineeringSoutheastUni

3、versityJune2018摘要BFRP增强珊瑚礁砂混凝土基本构件力学性能研究摘要海洋岛礁环境是一种高温、高湿、高盐雾与氯离子等多种不利因素耦合的恶劣环境，传统钢筋混凝土结构在严酷岛礁环境下的耐久性问题突出，建筑物实际服役年限远低于设计使用寿命。此外，目前岛礁建设中远距离海洋运输混凝土骨料和淡水使岛礁建设成本居高不下。这些因素严重制约了我国对南海的大规模开发与建设。而玄武岩纤维增强复合材料（BFRP）轻质高强、耐腐蚀性能优异，为解决岛礁结构耐久性问题提供了新思路。同时，就地取材使用珊瑚礁砂制备混凝土不仅可以大幅降低岛礁建造成本，而且无需考虑氯离子对BFRP材

4、料的影响。基于此背景，本文将珊瑚礁砂混凝土和BFRP材料组合，以梁和板为研究对象对BFRP增强珊瑚礁砂混凝土结构进行了力学性能研究，试验主要分为珊瑚礁砂混凝土基本力学性能、BFRP增强珊瑚混凝土双向板力学性能和BFRP筋增强珊瑚混凝土梁长期性能三个方面，具体研究内容和成果如下：1.通过水灰比、龄期、水泥等级、骨料级配等研究参数开展了混凝土立方体抗压强度试验。试验结果表明，珊瑚混凝土破坏界面主要为粗骨料断裂，强度随水灰比的减小而增大，具有明显的早强性能。结合施工要求，给出C30与C40珊瑚混凝土配合比。2.对6块BFRP筋/网格-珊瑚混凝土双向板进行了集中荷载下

5、的静力试验。试验结果表明，双向板发生冲切破坏时极限承载力与增强材料是否到达极限状态没有直接关联，BFRP筋/网格双向板破坏形成的冲切椎体不明显。在同等纤维含量下，BFRP网格双向板的刚度及开裂荷载大于BFRP筋双向板，分析认为是一体化生产成型工艺提高了网格的整体性。3.对20根钢筋/BFRP筋珊瑚混凝土梁进行了干湿循环加速腐蚀试验，腐蚀温度为30℃、45℃和60℃，腐蚀龄期为2个月、4个月和6个月。试验结果表明，经过6个月的环境腐蚀后，钢筋梁底部的受拉纵筋和抗剪箍筋发生了锈蚀膨胀，而BFRP筋无明显变化。干湿循环后BFRP筋梁的破坏模式发生了转变，原因是箍筋的

6、粘结性能发生了退化，而试验梁在干湿循环后最大裂缝宽度均大于对比梁。干湿循环后所有试验梁的抗弯I摘要刚度出现了不同程度的提高，主要原因是长期荷载耦合使梁发生塑性变形，相当于给试验梁施加了预应力。4.对BFRP增强珊瑚混凝土结构施工要求和注意点进行了梳理，同时分析了当下岛礁建设开发实现建筑工业化的可行性。分析认为现有的海洋高架平台技术、跨海桥梁的预制装配拼接技术与房屋建筑工业化生产技术完全可以实现在南海岛礁地区的新型建筑工业化。关键词：岛礁环境；玄武岩纤维增强复合材料（BFRP）；珊瑚礁砂混凝土；耐久性；抗弯性能IIAbstractStudyontheMechan

7、icalPropertiesofBFRPReinforcedCoralReefandSandConcreteStructuralMembersAbstractMarinereefenvironmentisasevereenvironmentcouplingwithavarietyofunfavorablefactors,suchashightemperature,highhumidity,highsaltfogandchlorideions.Thedurabilityproblemoftraditionalreinforcedconcretestructure

8、isprominentunderthe