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纤维增强树脂基复合材料(Fiber reinforced polymer,FRP)具有轻质、高强、耐腐蚀与易施工等优点,能够取代传统土木工程材料(钢材、木材等),用于结构的加固或增强。鉴于土木工程结构的长寿命设计(建筑结构一般50年以上)和工程环境的复杂性(水酸碱盐等腐蚀环境),FRP在实际服役环境下的耐久性能是影响FRP土木工程结构应用的重要因素之一。近年来,具有更高可持续性的海水-海砂混凝土(Seawater and sea sand concrete,SWSSC)被认为可以在某些领域替代传统的混凝土。为避免钢筋腐蚀,SWSSC增强筋一般需要采用耐腐蚀的FRP筋。但在SWSSC环境(高盐碱)下,FRP筋的长期性能的演化规律与机理尚不清楚,影响了SWSSC的推广与应用。鉴于此,本文以FRP内纤维-树脂界面粘结耐久性为切入点,研究了模拟海水-海砂混凝土孔溶液(盐碱溶液)浸泡下FRP筋的长期性能演化。本文主要研究内容及成果如下:(1)纤维表面处理对碳纤维-环氧树脂界面粘结强度的作用机理:用微脱粘法研究了电化学氧化和上浆剂对碳纤维-环氧树脂界面粘结强度及其耐湿热性能的影响规律,借助XPS(X-ray photoelectron spectroscopy)、AFM(Atomic force microscope)和SEM(Scanning electron microscope)等手段揭示了纤维-环氧树脂界面粘结演化机理。结果表明,氧化和上浆处理有效增加了碳纤维表面含氧官能团含量,显著提高了碳纤维界面粘结强度及其耐湿热性;同时,氧化与上浆处理还改善了碳纤维的拉伸性能和浸润性能。(2)水浸泡对碳纤维-环氧树脂界面耐久性能影响:系统研究了碳纤维氧化、表面上浆处理对CFRP板材在湿热环境(60oC蒸馏水浸泡)下界面粘结性能的影响。结果表明,氧化和上浆处理可以大幅度提高CFRP(Carbon FRP)的层间剪切强度的耐湿热性能,层间剪切强度保留率从0.24~0.38提升至0.74~0.86;同时,建立了湿热环境下CFRP界面损耗因子与层间剪切强度之间的对应关系。(3)模拟海水-海砂混凝土孔溶液浸泡对纤维-树脂界面性能退化的影响:利用实验室加速试验方法,研究了在模拟SWSSC孔溶液浸泡环境下BFRP(Basalt FRP)、GFRP(Glass FRP)和CFRP筋的层间剪切强度退化规律,借助水吸收、FTIR(Fourier transform infrared spectroscopy)和SEM等测试方法,分析了纤维-树脂界面粘结退化机理,并利用Arrhenius理论预测了FRP筋的长期退化速率。研究表明,在SWSSC环境中,GFRP筋的界面退化程度最低,BFRP筋最高,而CFRP筋居于其间;树脂降解和界面剥离是FRP筋界面粘结性能退化的主要原因;提出了一种可避免测试过程中FRP筋中部局部破坏的层间剪切测试方法。(4)模拟海水-海砂混凝土孔溶液浸泡对FRP筋拉伸性能的影响:利用加速试验方法,研究了B-,G-与C-FRP筋在SWSSC环境下的拉伸性能退化规律,借助SEM、EDS(Energy dispersive X-ray spectroscopy)和X-ray computed tomography(CT)扫描等测试方法,分析了FRP筋的退化机理,并预测了FRP筋长期拉伸强度的退化速率。研究表明,在SWSSC环境中,GFRP筋的耐久性明显优于BFRP筋,而腐蚀介质中的Cl-和玄武岩纤维所特有的Fe2+的反应是导致BFRP筋耐久性较差的重要原因;与实际服役结果相比,现有的FRP筋寿命预测模型结果偏保守。(5)应力与模拟海水-海砂混凝土孔溶液耦合效应对FRP筋长期拉伸性能影响:采用加速试验方法,确定了不同应力水平(20%、30%和40%)下FRP筋在高性能海水-海砂混凝土(High performance seawater and sea sand concrete,HPSWSSC)孔溶液浸泡下的拉伸性能退化规律,并利用SEM观测分析了其退化机理。研究结果表明,与ACI440.1R-06规定的GFRP筋的蠕变破坏应力限值一致,BFRP筋和GFRP筋在HP-SWSSC环境下的最大设计应力限值为其破坏强度的20%;同时,提出了考虑混凝土实际服役温度和大气相对湿度的FRP筋长期性能预测模型。基于上述研究,本文揭示了纤维表面氧化处理与上浆对纤维-树脂界面粘结耐湿热性能的影响机理;获得了FRP筋在模拟海水-海砂混凝土孔溶液浸泡环境下的力学性能演化规律,并发现了应力与浸泡耦合作用下纤维-树脂界面加速劣化规律及其对FRP筋性能退化的作用机理;最终,建立了不同大气温度和相对湿度环境下FRP筋的长期寿命预测模型。以上研究成果为探索FRP筋在海水-海砂混凝土环境下的退化规律和机理,发展高性能、长寿命FRP筋及其增强海水-海砂混凝土结构提供了必要的实验和理论支撑。