海洋環境下碳-玻璃纖維混雜筋吸濕行為和層間剪切性能研究

潘云鋒 施佳君 俞一洵 咸貴軍

(1.浙江理工大學建筑工程學院, 杭州 310018; 2.哈爾濱工業大學土木工程學院, 哈爾濱 150090)

0 引 言

鋼筋混凝土結構采用海水海砂制備或暴露在氯鹽環境(近海地區、海洋環境等)中,由于氯離子滲透引起鋼筋銹蝕,導致混凝土結構過早面臨耐久性問題。采用纖維筋替代鋼筋增強混凝土結構,可以避免鋼筋銹蝕問題,大幅提升結構在惡劣環境(如海水浸泡、鹽霧、濕熱環境等)下的使用壽命[1-3]。考慮到耐腐蝕性能和價格等因素,玻璃纖維筋(GFRP筋)廣泛應用于海工結構中。通常混凝土孔溶液為堿性,pH值為12.4～13.7[4],孔溶液中OH-離子侵蝕玻璃纖維和環氧樹脂基體,導致GFPR筋力學性能劣化[5-6]。因此,有必要開展GFRP筋在惡劣環境(如水、堿、鹽環境等)下的耐腐蝕性能提升技術,延長GFRP筋增強混凝土結構的服役壽命。

隨著老化時間增加、老化溫度升高、pH值增大,GFRP筋力學性能退化[7]。在堿溶液(pH=12.7)下老化30 d和120 d,GFRP筋拉伸強度分別下降了2%和10%[8]。隨著老化溫度升高,GFRP筋拉伸強度進一步退化。堿溶液浸泡120 d后,60 ℃下GFRP筋拉伸強度比20 ℃下降了32%[9]。隨著堿溶液pH值增大,GFRP筋力學性能進一步退化。在55 ℃堿溶液pH=13.6和pH=12.7下老化63 d,GFRP筋層間剪切強度分別退化了42%和14%[10]。

GFRP筋力學性能劣化主要來源樹脂基體水解、玻璃纖維刻蝕和纖維-樹脂界面脫黏[11]。纖維-樹脂界面作用在于保證纖維和樹脂通過界面傳遞應力,使得纖維和樹脂協同受力,界面黏結的好壞對GFRP筋短/長期力學性能起著重要作用[12]。GFRP筋內樹脂基體吸濕膨脹,形成濕應力,一旦濕應力超過纖維-樹脂基體界面黏結強度,形成微裂紋,加速水分子、OH-離子遷移到GFRP筋內部[9, 13]。……