新型C/BFRP筋低碱海水海砂混凝土梁的高耐久性机理研究
批准号:
52078141
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
陆中宇
依托单位:
学科分类:
工程材料
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
陆中宇
中文摘要
针对玄武岩纤维复合筋(BFRP筋)在普通海水海砂混凝土(SSC)内强碱环境下的长期性能严重退化问题,本项目拟通过添加矿物掺合料降低SSC内的pH值(降低碱性),和外包碳纤维层提升BFRP筋耐碱腐蚀的方法,发展一种新型高耐久BFRP筋SSC结构,研究其高耐久性机理。研究矿物掺合料对SSC碱性的影响机制,建立SSC强度、pH值及海洋环境下的时变规律模型;研究外包碳纤维BFRP筋(C/BFRP筋)在不同pH值环境下的耐久性,揭示碳纤维层对腐蚀离子扩散与筋材长期性能演化的作用机理,提出针对耐久性提升的C/BFRP筋混杂设计方法,建立C/BFRP筋在特定pH值环境下的长期性能预测模型;结合有限元分析,研究海洋环境下C/BFRP筋-低碱SSC界面粘结本构关系,及C/BFRP筋-低碱SSC梁的抗弯性能演化规律。本研究将推动海水海砂资源利用,丰富纤维增强复合材料的耐久性理论,具有重要的科学研究与工程意义。
英文摘要
In view of the durability problem of basalt fiber reinforced polymer (BFRP) composite bars caused by strong alkaline in common sea-sand seawater concrete (SSC). This project aims to develop of a new type of high durability BFRP reinforced SSC structure and study its high durability mechanism based on reducing pH value of SSC (reduce the alkalinity) by adding mineral admixture and improving the durability of BFRP by coating carbon fibers around BFRP bars. The effects of mineral admixtures on the alkalinity of SSC will be studied, and the relationship of SSC strength, internal alkalinity (pH value) and its time-varying law in marine environment will be established. The long-term performance evolution of carbon fiber coated BFRP (hybrid carbon/basalt-FRP, C/BFRP) in different pH alkaline environments will be studied. The mechanism of carbon fiber coating on the diffusion of corrosion ions and the performance maintenance of BFRP will be revealed. A hybrid design method of C/BFRP bars for durability improvement, and a long-term performance prediction model of C/BFRP bars in specific pH environment will be established. Based on finite element analysis, the constitutive relationship between C/BFRP bars and low alkaline SSC interface and the long-term performance evolution of C/BFRP reinforced low alkaline SSC beams in marine environment will be studied. This study will promote the utilization of sea-sand seawater resources and enrich the durability theory of fiber-reinforced polymer composites, which has important scientific research and engineering significance.
随着海洋资源开发与滨海土木工程基础设施建设的推进,传统钢筋混凝土结构面临原材料资源短缺与耐久性挑战。本项目聚焦低碱海水海砂混凝土及C/BFRP混杂筋开展相关研究,旨在为海洋工程提供高性能、可持续的建筑材料解决方案。. 本项目深入剖析了低碱海水海砂混凝土的水化特性及力学性能机理,探索 碳纤维外包的C/BFRP筋的混杂效应原理,系统研究了C/BFRP筋-低碱海水海砂混凝土界面及结构梁的耐久性。在低碱性海水海砂混凝土研究中,通过优化配合比设计,成功制备出工作性良好、强度满足要求的低碱混凝土。关键数据显示,其 28 天抗压强度可达51.9MPa,pH可降低至10.4。这一成果为解决河砂资源匮乏问题,充分利用海洋资源提供了可行途径;对于C/BFRP筋的混杂效应原理,研究发现通过合理混杂不同外包的碳纤维比例,可有效改善BFRP筋材的力学性能与耐腐蚀性。当外包碳纤维体积分数为10%时,BFRP筋的拉伸强度提高21.4%,同时在模拟海水浸泡环境中的腐蚀速率降低17.4%。此原理为开发高性能纤维增强筋材提供了理论依据;关于C/BFRP筋-低碱海水海砂混凝土梁的耐久性研究,通过长期暴露试验与加速腐蚀试验,明确了二者协同工作下的耐久性变化规律。结果表明,在相同腐蚀条件下,该梁的使用寿命较普通钢筋混凝土梁抗弯承载力得到大幅提升。这一发现为沿海地区基础设施建设提供了更可靠的结构耐久性保障。. 本项目成果不仅丰富了土木工程材料领域的理论知识,更为实际工程应用提供了重要技术支持,对推动沿海工程可持续发展及相关产业发展具有重要意义。
GFRP筋再生骨料海水海砂混凝土力学及耐久性能研究
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批准号:--
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项目类别:省市级项目
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资助金额:10.0万元
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批准年份:2019
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负责人:陆中宇
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依托单位:
海洋环境下BFRP筋海水海砂混凝土梁耐久性能研究
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批准号:51708132
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:26.0万元
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批准年份:2017
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负责人:陆中宇
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依托单位:
国内基金
海外基金