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2021-12-29 08:43:18 | 分类:默认分类 | 标签:

高抗海水侵蚀玄武岩纤维筋

增强 地质聚合物混凝土结构及其应用

杨永民,杨智诚

仲恺农业工程学院


在21世纪海上丝绸之路和南海岛礁建设的推动下,我国海洋工程建设规模空前。而海洋环境下传统钢筋混凝土存在水化产物腐蚀、钢筋锈蚀等问题,严重影响海洋工程结构的长期耐久性能。地质聚合物的反应产物与硅酸盐水泥不同,在海洋环境下稳定性高、不易腐蚀,且玄武岩纤维(Basalt-fiber reinforced polymer bars,BFRP)不存在锈蚀膨胀的问题,因此BFRP筋增强地质聚合物混凝土在海洋工程建设方面具有广阔的应用前景。


研究了海水环境下BFRP筋增强地质聚合物混凝土的粘结滑移特性和梁构件的力学性能及其时变规律,建立了基于承载力的服役寿命预测模型,并对BFRP筋地质聚合物混凝土梁的服役寿命进行了评估。遭受海水腐蚀后,BFRP筋地质聚合物混凝土梁的荷载-应变曲线分为三个阶段,弹性阶段、开裂阶段和屈服阶段,极限承载力和极限挠度虽有所下降,但均高于普通钢筋混凝土梁。基于地质聚合物混凝土与BFRP筋强度退化规律,并考虑粘结滑移效应造成的承载力损失,建立了抗弯构件的衰退模型,以66%承载力为失效临界点,预测Ф6mm和Ф8mm BFRP筋地质聚合物混凝土适筋梁的使用寿命分别为148年和92年。

 
 

图1 混凝土梁抗海水腐蚀性能试验系统

 

图2 海水腐蚀后BFRP筋与钢筋混凝土梁典型破坏形式/mm

 
 
 
 

图3 海水腐蚀前后地质聚合物梁与普通水泥混凝土梁力学性能对比


在广东某海堤工程中选取了1.2 km的试验段,开展了地质聚合物海砂混凝土的工程应用,重点关注了现场施工性能和温升、变形监测。与普通混凝土相比,地质聚合物混凝土快硬早强的特点更适合处于潮汐水位海堤的快速施工;地质聚合物混凝土温升较普通混凝土低,最高温升相差7℃,有利于降低海堤面板的温度收缩。


 
 

图4 海堤混凝土浇筑及监测期间的温度变化

  

(a)施工前

  

(b)施工后

图5 海堤施工前后对比


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