课题基金 / 基金详情

氯盐环境下地聚合物/纤维网格加固混凝土梁的力学与耐久性能综合提升机制研究

批准号:
52078391
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
李杉
依托单位:
学科分类:
工程建造与服役
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
李杉

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
基于地聚合物和改性多壁碳纳米管的氯离子固化特性,研发具有优越氯离子固化能力和高延性的新型地聚合物,将其作为加固材料的同时兼作防腐材料,并与轻质高强的FRP相结合形成高延性地聚合物/FRP网格加固技术,应用于氯离子环境下锈蚀钢筋混凝土梁的抗弯加固,实现高效修复、受力性能提升和阻止钢筋再次锈蚀的多重效果。项目首先开展改性多壁碳纳米管分散性以及高延性地聚合物制备研究,提出高延性地聚合物制备方法;然后,开展高延性地聚合物的氯离子固化性能研究,揭示其固化机制;研究高延性地聚合物抗拉、抗压性能以及其与既有混凝土界面粘结性能,建立拉、压应力-应变本构关系模型以及界面粘结强度模型;在此基础上,研究高延性地聚合物/FRP网格加固锈蚀钢筋混凝土梁的耐久性能,分析腐蚀时间、氯离子浓度等因素对加固梁受弯力学性能和氯离子固化性能的影响规律,揭示其综合提升机制,建立考虑多因素影响的加固梁受弯承载力计算方法。
英文摘要
According to the superior chloride-curing property of modified Multi-Walled Carbon Nanotube and geopolymers, a new type of geopolymers with superior chloride-curing property and high ductility is fabricated. And then a new strengthening technique of corroded RC beams with FRP grid reinforced the geopolymers as composite strengthened layer is developed to improve mechanical behavior, rapid repair and prevent steel corrosion multiple effects with the advantages of two materials. The research plan focuses on firstly the dispersity of modified Multi-Walled Carbon Nanotubes and PVA modified with Multi-Walled Carbon Nanotubes. Based on the experimental results and theoretical analysis, the chloride curing mechanism of the geopolymer with high ductility is revealed, meanwhile, the corresponding stress-strain model is established by researching on the tensile and compressive properties of geopolymers. The effect of concrete strength and interface treatment methods on the mechanical properties of the bond between the high ductility geopolymers and concrete is investigated and a prediction model is then proposed for calculating the strength of the bonding interface. Based on the experimental results and theoretical analysis, a study on the mechanics and durability of RC beams strengthened with FRP grid reinforced high ductility geopolymers in chloride environment is carried out, the influence of corrosion time and concentration on the properties of the beams and chloride curing is analyzed. Theoretical method is proposed to calculate capacity of corroded RC beams strengthened with FRP grid reinforced high the ductility geopolymers.
利用改性多壁碳纳米管地聚合物优越的氯离子固化特性,将地聚合物作为加固材料的同时兼做防腐材料,与高强性FRP网格相结合,研发高延性地聚合物/FRP网格加固锈蚀钢筋混凝土梁技术,充分发挥两种材料的优点,实现快速修复、受力性能提升和阻止钢筋锈蚀的多重效果。项目开展改性多壁碳纳米管分散性研究,提出了多壁碳纳米管的新型结构诱导和共价改性调控技术,使多壁碳纳米管表面嫁接大量羟基和羧基等亲水基团,显著提高了其在水系溶液中的分散能力。研发了高延性多壁碳纳米管/纤维增强地聚合物混凝土制备技术,与同强度普通混凝土相比,极限拉应变提高700倍以上,揭示了高延性地聚合物混凝土的氯离子固化机制。开展了高延性地聚合物混凝土抗拉静力性能研究,给出了开裂应力取值的计算公式,建立了单轴拉伸本构模型;开展了高延性地聚合物混凝土抗压静力和疲劳性能研究,结果表明地聚合物混凝土的疲劳寿命服从威布尔分布,建立了抗压本构模型和疲劳寿命预测模型。开展了单调和循环荷载作用下高延性地聚合物混凝土与钢筋粘结性能研究,结果表明粘结破坏主要有劈裂破坏、剪切破坏、混合破坏三种类型,引入退化因子,建立了钢筋与地聚合物混凝土粘结-滑移本构模型。开展了高延性地聚合物与既有混凝土界面粘结性能研究,结果表明随着界面粘结角度增大,粘结强度逐渐降低,但峰值滑移量有所增大;地聚合物混凝土延伸率对峰值滑移量影响较大,可以通过应力重分布有效的改善开裂后的变形性能,较好地抑制微小裂缝向宏观裂缝扩展,从而使界面能承受更大的滑移变形;界面粗糙度对试件峰值荷载影响较大;基于塑性极限分析,提出了粘结强度计算公式。开展氯盐腐蚀下高延性地聚合物/FRP网格加固RC梁力学性能研究,揭示了二次受力、FRP网格、地聚合物混凝土厚度等对加固梁受弯力学性能影响规律,建立考虑多因素影响的加固梁受弯承载计算公式。
FRP网格/高延性地聚合物加固锈蚀RC柱设计理论研究
  • 批准号:
    52378259
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    50万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    李杉
  • 依托单位:
纤维复材网格增强水泥基复合材料加固锈蚀钢筋混凝土梁受力性能研究
  • 批准号:
    51778507
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    李杉
  • 依托单位:
CFRP加固钢筋混凝土柱的阴极保护机制研究
  • 批准号:
    51578428
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    69.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    李杉
  • 依托单位:
多因素复合作用下FRP加固RC梁耐久性试验与时变可靠度研究
  • 批准号:
    51108355
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万元
  • 批准年份:
    2011
  • 负责人:
    李杉
  • 依托单位:
国内基金
海外基金