混凝土结构用热塑性FRP筋基本力学性能研究

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1、工程硕士学位论文混凝土结构用热塑性FRP筋基本力学性能研究研究生姓名：鲁静导师姓名：吴智深教授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6月7日研究方向结构工程学位授予日期2018年6月日答辩委员会主席李峰评阅人S005182-1，S005182-22018年6月8日工程硕士学位论文混凝土结构用热塑性FRP筋基本力学性能研究专业名称：建筑与土木工程研究生姓名：鲁静导师姓名：吴智深教授汪昕教授张建东教授EvaluationoffundamentalmechanicalpropertiesofthermoplasticFRPbars

2、forConcreteStructureADissertationSubmittedtoSoutheastUniversityFortheProfessionalDegreeofMasterofEngineeringByLuJingSupervisedbyProfessorWuZhiShenProfessorWangXinProfessorZhangJianDongSchoolofCivilEngineeringSoutheastUniversityJune2018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

3、特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己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学位或证书而使用过的材料一。与我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。〇ｔ〇ｏ研究生签名：矣兮曰期：２ｌＬｆ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一电子文档的内容和纸质论文的内容相致。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

4、、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纖办理°，侧，－：研究生签名：４＾导师答名ｐｌＬｉｆ摘要摘要纤维增强复合材料（FRP）因其轻质、高强、耐腐蚀、耐疲劳等诸多优点，在土木工程领域中得到了广泛应用。目前，对FRP材料的应用主要采用热固性FRP，但是因为其不具备二次加工性能导致材料固化成型后形状无法再次改变，在施工现场完全不具备再加工能力，FRP箍筋和弯筋等只能通过工厂预制生产，同时热固性FRP普遍存在硬脆、耐冲击性差、固化成型周期长、难以回收再利用、环境适应性差等缺陷。针对热固性FRP存在的诸多不足，本文研究开发了一种以热塑性环氧树脂为基

5、体材料、新型绿色环保的玄武岩纤维为增强材料的热塑性BFRP筋。重点研究了热塑环氧BFRP筋的生产工艺、基本力学性能、耐碱腐蚀性能、与混凝土的粘结性能、二次弯曲理论与工艺及弯筋的力学性能。具体研究内容及成果如下：1.热塑性FRP筋生产工艺研究。通过对传统热固性FRP筋拉剂工艺的改进，确定了适合热塑性FRP筋生产的溶液法拉剂工艺；通过制作三种不同浸胶纱分析了FRP筋内部残留溶剂对其力学性能的影响。2.热塑性FRP筋基本力学性能研究。对热塑性BFRP筋分别进行了拉伸性能、层间剪切性能、双剪性能试验，并与热固性BFRP筋、热塑性GFRP筋进行对比。结果表明：热塑性BFRP筋的抗拉强度与弹性模量均与热

6、固性BFRP筋相当，但是层间剪切强度及双剪强度均明显较低；同时热塑性BFRP筋三项力学性能均优于GFRP筋。3.热塑性FRP筋耐碱腐蚀性能研究。对热塑性BFRP筋进行了不同温度下的高温加速耐碱腐蚀试验，并与热固性BFRP筋、热塑性GFRP筋进行对比。结果表明：热塑性BFRP筋耐碱腐蚀性能优于GFRP筋；但是与热固性BFRP筋相比，耐碱腐蚀性能明显较差；SEM观测结果显示热固性BFRP筋只在截面外侧边缘发生了树脂与纤维界面脱粘导致纤维完全松散的情况，而热塑性BFRP筋未出现明显的纤维松散，但是整个横截面均存在由于界面脱粘导致的明显孔洞和裂缝。4.热塑性FRP筋与混凝土的粘结性能研究。采用单向轴

7、心拔出试验对热塑性BFRP筋与混凝土的粘结性能进行了试验研究，考察了混凝土强度等级、肋纹表面形式、直径等参数的影响，并与热固性BFRP筋、热塑性GFRP筋、钢筋等进行了对比。结果表明：提高混凝土强度等级可以适当提高粘结强度；表面肋纹形式对热塑性BFRP筋与混凝土的粘结性能影响较大，一体化深肋纹试件粘结性能最优；热塑性BFRP筋与混凝土的粘结性能优于GFRP筋；与热固BFRP筋相比，两者与混凝土的粘结性能相当。