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FRP筋呋喃树脂溷凝土蠕变模型及试验分析
FRP筋呋喃树脂混凝土蠕变模型及试验分析①
晏石林②,余启明
(武汉理工大学理学院。武汉430070)
摘要对呋喃树脂混凝土梁和FI心筋加强呋喃树脂混凝土梁的弯曲蠕变特性进行了
四点弯曲试验,分别得到了梁在不同荷载水平作用下的蠕变曲线,对其黏弹性性质进行了分
析。并利用各种模型对试验数据进行拟合,运用最小二乘法确定蠕变模型参数,分别建立了呋
喃树脂混凝土梁和FI冲筋加强呋喃树脂混凝土梁的弯曲蠕变幂律模型,Bruger模型和
长期力学性能提供依据。
关键词呋喃树脂混凝土玻璃钢(FI妒)筋蠕变模型蠕变性能
0引言
树脂混凝土是一种新型的高效多功能材料,具有高强、高抗渗、耐腐蚀、耐磨耗、点绝缘和快硬化等突出
优点。玻璃纤维增强塑料(玻璃钢,FI心)筋是一种采用连续玻璃纤维的增强材料,由FRP筋与树脂混凝土
复合而成的FRP筋加强树脂混凝土是一种全方位耐腐蚀的结构材料,可以广泛用于耐化学腐蚀的建筑结构
中,由于采用聚合物材料代替水泥作为混凝土的粘结剂,所以聚合物混凝土构件的蠕变性能成为了设计人员
和用户关注的焦点,直接影响着聚合物混凝土结构的使用与推广。聚合物混凝土以及加强聚合物混凝土的
蠕变特性、在聚合物混凝土结构设计时如何考虑蠕变的影响、FRP用作聚合物混凝土加强筋的可行性等是
需要进一步深入研究的关键问题。本文以呋喃树脂混凝土和FRP筋加强呋喃树脂混凝土蠕变试验为基础,
对其蠕变规律进行研究,并利用多种黏弹性模型对试验结果进行分析,从中选取理想的模型为FRP筋加强
呋喃树脂混凝土结构的设计、长期使用荷载水平的确定等提供依据。
1试验研究
本试验采用的呋喃树脂由黄石汇波防腐技术有限公司提供,混凝土由呋喃树脂、固化剂、石英粉、石英砂
和石英石按照一定的配比混合固化而成。加强筋采用由无碱玻璃纤维与不饱和聚酯树脂通过连续拉挤成型
工艺制得的圆截面FRP棒材。为了提高FRP筋与树脂混凝土的界面黏结性能、保证混凝土对加强筋的握
裹力,在FRP筋材表面预先进行了处理。试件分为A和B两大类:A类试件是不加筋的呋喃树脂混凝土
m瑚×40ITllYI×50
梁,试件尺寸为600 lnln,试件的横截面见图1;B类试件为FRP筋加强呋喃树脂混凝土
梁,试件尺寸与第一组相同,FRP筋的直径为5ram(配筋率约为1.0%)。
采用梁的四点弯曲试验来研究呋喃树脂混凝土和FRP加强呋喃树脂混凝土的蠕变性能。由于蠕变试
000
验周期较长,一般要求在1 h以上,因此,本文先通过测得试件梁在一定荷载作用下的跨中挠度.厂c随时
间t的变化曲线,再根据挠度与弯曲应变的关系换算得到应变与时间的关系曲线。梁弯曲时下表面的轴向
拉应变£与跨中挠度厂c的关系近似为
跨中挠度: ^:黑(322—4a2)
J。一48可u‘
①基金项目:国家自然科学基金。
②作者简介:晏石林(1963一),男,教授,E-trail..yanshl@mail.whut.edu.∞。
·935·
无筋梁: £=Mh/2=面Pa虿h (2)
=捣^
加筋梁: (3)
£=E丝l(^/2.yc)=是(皇“)=糌^
式中^为跨中挠度;£为梁下表面的轴向拉应变;P为外加的恒定荷载;E1,-E7为无筋梁和加筋梁的抗弯
刚度;y。为加筋梁截面惯性轴到截面形心的距离;h,Z,口,e为梁截面高度、跨距、荷载到支座的距离和FRP
筋距梁下表面的距离。 。
在做蠕变试验之前,预先对呋喃树脂混凝土和FI心筋的弹性模量进行了测试,分别为
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