湿热环境下碳纤维增强筋的蠕变性能研究

发布时间：2025-05-01 09:55

　　钢筋锈蚀是造成桥梁服役性能退化的重要原因之一。碳纤维增强复合材料(CFRP)具有轻质、高强、耐腐蚀等优点,逐渐在桥梁建设中得到推广与应用。本文针对不同工况(常温干燥、常温水浸泡、高温干燥和湿热环境)以及不同应力水平下CFRP筋的蠕变性能,研究不同环境对CFRP筋蠕变性能的影响规律与机理。本文的主要研究内容和成果如下:(1)通过力学分析,并结合试验手段研究了碳纤维增强(CFRP)筋的端部楔块嵌入式锚固系统,发现该锚固系统既能避免剪切破坏的发生,又能有效解决由于粘结力不足造成的锚固失效问题;通过拉伸和短梁剪切试验,测试了CFRP筋的拉伸性能和剪切性能。(2)基于杠杆原理,设计制造了CFRP筋蠕变试验装置;并利用该装置研究了不同应力水平下CFRP筋在常温干燥、常温水浸泡、高温干燥和湿热环境中的蠕变性能。结果表明,在试验周期内,常温干燥和常温水浸泡下的CFRP筋的应变缓慢增加;在高温干燥和高温水浸泡环境下,CFRP筋的蠕变变形均为先上升,然后降低;应力水平的大小对CFRP筋的蠕变性能无明显影响。不同环境下CFRP筋蠕变性能变化被归因于树脂基体的在高温水解、树脂-纤维界面脱粘以及后固化。(3)研究...

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1纤维增强复合材料蠕变曲线[34]

FRP的蠕变行为与钢筋有着明显区别。与钢筋不同,FRP筋的蠕变断裂强度远小于其静力拉伸强度。聚合物树脂的粘弹性响应以及对于温度的敏感性使得FRP材料比金属材料的蠕变和其他的速率依赖性现象更敏感。当持续荷载和大于它们40%的熔化温度作用于金属材料时,它们将会表现出明显的蠕变现象[3....

图2-1环氧树脂基CFRP筋

本试验采用的碳纤维是由中国石油化工集团有限公司提供,而环氧树脂(双酚A型环氧树脂)和固化剂(酸酐类固化剂)均是由哈尔滨玻璃钢研究院提供,最后由哈尔滨玻璃钢研究院经过拉挤成型工艺加工而成,环氧树脂基CFRP筋的直径均为4mm,纤维体积含量为73%,试样如图2-1所示。2.1.2C....

图2-2胶黏剂-钢管界面脱粘

锚固初期进行了预实验,采用的系统为CFRP筋劈开嵌入楔块锚固系统。由于本试验锚固系统采用的钢管壁厚非常小,无法做成内壁具有一定长度的梯度模型。所以未对钢管内壁进行任何加工处理。当锚固完成后进行拉伸试验出现了拉脱现象,如图2-2所示。针对于出现的胶黏剂-钢管界面的脱粘现象,提出了以....

图2-3 CFRP筋端部劈开嵌入楔块锚固系统示意图

经过综合考虑,本实验仍采用CFRP筋劈开嵌入楔块锚固系统方法进行锚固,只不过需要先将钢管内壁加工成一定长度的螺纹状。碳纤维层楔块锚固系统先将CFRP筋的两端从中间劈开一定的长度,然后用小型楔块将其固定住,通过拉伸环氧树脂基CFRP筋的过程中产生的挤压锚具钢管内壁将外荷载传递至钢管....

本文编号：4042079