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FRP筋在酸碱侵蚀下的耐久性能试验研究

作　者: 张玉亮
导　师: 张云峰
学　校: 东北石油大学
专　业: 防灾减灾工程及防护工程
关键词: FRP筋耐腐性能渗透理论
分类号: TU599
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本文在系统地查阅国内外代表性研究文献的基础上,介绍了近年来FRP筋在土木工程中的实际应用;对FRP筋的耐酸碱盐、潮湿、紫外线和耐温耐火等性能进行了研究和总结;进行了酸碱腐蚀和力学性能试验研究,所做工作如下:1.室温条件下,在化学介质NaOH溶液中进行腐蚀试验,测得CFRP筋的吸水率和质量损失,通过数据提取分析,初步找寻FRP筋在酸碱侵蚀下的腐蚀机理。2.室温条件下,在化学介质HCI溶液中进行腐蚀试验,测得CFRP筋的吸水率和质量损失,通过数据提取分析,初步找寻FRP筋在酸碱侵蚀下的腐蚀机理。3.室温条件下,在化学介质HCI溶液和NaOH溶液中进行腐蚀试验,分别在60d和120d时进行CFRP筋的拉伸试验,测定CFRP筋的拉伸强度。针对试验收集的数据进行分析,找出CFRP筋腐蚀的规律。4.基于样本数据建立模糊模型。利用ANFIS在matlab上的实现,基于Sugeno模糊原理系统建起的模糊模型用于预测FRP筋在溶液中腐蚀。研究结果表明:1.由于环氧树脂基体吸水的特性,CFRP筋试件在碱溶液腐蚀下,吸水率在第68天左右达到最大,68天以后,吸水率开始下降,并趋于稳定。CFRP筋试件质量随腐蚀时间的增长不断增加,这主要是由于CFRP筋试件基体中的增塑剂酸酐与碱溶液中的OH-发生不可逆的酯键造化反应,生成物吸附和存留在试件上;随着溶液浓度的增大,腐蚀时间越长,质量增加也就越大,直至酸酐完全与OH-反应结束。2.由于环氧树脂基体吸水的特性,CFRP筋试件在酸溶液腐蚀下,吸水率在第64天左右达到最大,64天以后,吸水率开始下降,腐蚀130天后,吸水率趋于稳定。CFRP筋试件质量随腐蚀时间的增长不断增加,这主要是由于CFRP筋试件的基体材料与酸溶液发生不可逆的醚键水解和氯代水解反应,生成物吸附和存留在试件上;溶液浓度越大,腐蚀时间越长,质量增加也越大。3. CFRP筋试件在酸碱溶液中腐蚀120天后,力学性能几乎不发生变化,这主要是因为CFRP筋承担荷载的主要成分碳纤维不与酸碱发生反应,只有基体材料或增塑剂与酸碱发生化学作用,破坏了基体和纤维的粘结,力学性能只有微弱的下降。随着腐蚀时间增长,溶液对基体材料腐蚀加剧,基体和纤维的粘结力会进一步变小,直至完全破坏,此时拉伸强度也会下降到某一临界值,之后CFRP筋的强度将不会下降。4.利用ANFIS在matlab上的实现,在样本数据基础上建立了CFRP筋在酸碱溶液中腐蚀的模糊模型。通过对模型的初步预测,得出建立的模型是有效的。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-8
创新点摘要  8-11
第一章绪论  11-19
  1.1 概述  11
  1.2 FRP 筋在土木工程中的应用  11-13
    1.2.1 FRP 筋在桥梁中的应用  12
    1.2.2 FRP 筋对混凝土构件性能的监测  12
    1.2.3 FRP 筋在沿海地区和海洋工程中的应用  12
    1.2.4 FRP 筋在军事等工程中的应用  12-13
    1.2.5 FRP 筋在地质灾害以及高寒环境防治工程中的应用  13
  1.3 国内外研究现状及发展趋势  13-18
    1.3.1 国外研究现状及发展趋势  14-16
    1.3.2 国内研究现状及发展趋势  16-18
  1.4 本文研究的主要目的意义及研究内容  18-19
    1.4.1 本文研究的主要目的意义  18
    1.4.2 本文的研究内容  18-19
第二章 FRP 筋复合材料特性分析  19-30
  2.1 FRP 筋纤维材料的特性分析  19-25
    2.1.1 碳纤维材料的特性分析  19-20
    2.1.2 玻璃纤维材料特性分析  20
    2.1.3 芳纶纤维材料特性分析  20-22
    2.1.4 其他纤维材料分析  22-25
  2.2 FRP 筋基体材料的特性分析  25-29
    2.2.1 基体材料的基本组分及作用  25-26
    2.2.2 基体材料的性能分析  26-29
  2.3 本章小结  29-30
第三章 FRP 筋的耐久性能试验研究  30-44
  3.1 试验方案的确定  30-32
    3.1.1 试验方案  30-31
    3.1.2 试验材料  31-32
  3.2 CFRP 筋试验研究数据  32-37
    3.2.1 CFRP 筋在碱溶液中的试验数据及处理  32-34
    3.2.2 CFRP 筋在酸溶液中的试验数据及处理  34-37
  3.3 CFRP 筋腐蚀机理及数据分析  37-39
    3.3.1 碱环境下CFRP 筋的腐蚀机理及数据分析  37-38
    3.3.2 酸环境下CFRP 筋的腐蚀机理及数据分析  38-39
  3.4 CFRP 筋力学性能的测定  39-42
  3.5 本章小结  42-44
第四章基于样本数据建立模糊模型  44-52
  4.1 引言  44
  4.2 模糊系统的结构辨识  44
  4.3 参数优化方法  44
  4.4 模糊规则库的化简  44
  4.5 模糊模型的建立  44-45
  4.6 ANFIS 在matlab 上的实现  45-49
    4.6.1 高斯隶属函数  45-46
    4.6.2 输入变量的选择  46
    4.6.3 测试ANFIS  46-49
  4.7 模糊模型可靠性验证  49-51
    4.7.1 模型可靠性验证分析  49-51
    4.7.2 模型预测误差分析  51
  4.8 本章小结  51-52
结论  52-53
参考文献  53-58
发表文章目录  58-59
致谢  59-60
详细摘要  60-69

FRP筋在酸碱侵蚀下的耐久性能试验研究

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