温度对玻璃纤维增强聚合物筋与混凝土黏结性能影响试验研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2022.09.003

中国塑料 ›› 2022, Vol. 36 ›› Issue (9): 16-23.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2022.09.003

温度对玻璃纤维增强聚合物筋与混凝土黏结性能影响试验研究

高永红(), 彭梦蜜, 金清平

武汉科技大学城市建设学院，武汉 430065

收稿日期:2022-05-05 出版日期:2022-09-26 发布日期:2022-09-26
作者简介:高永红（1967—），女，副教授，从事FRP土木工程结构与性能研究，gaoyonghong1967@163.com
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(51808419);国家级大学生创新创业训练计划项目(202010488002);武汉科技大学大学生创新创业训练计划项目(20ZB004)

Temperature effect on bond performance between glass fiber reinforcement polymer bars and concrete

GAO Yonghong(), PENG Mengmi, JIN Qingping

School of Urban Construction，Wuhan University of Science and Technology，Wuhan 430065，China

Received:2022-05-05 Online:2022-09-26 Published:2022-09-26

摘要/Abstract

摘要：

为研究不同温度及不同升温（单调升温和循环升温）、降温方式（单调升温⁃自然冷却和单调升温⁃快速冷却）对玻璃纤维增强聚合物（GFRP）筋与混凝土之间黏结性能的影响，选取2种黏结长度共90个GFRP筋⁃混凝土立方体试件在温度为20~220 ℃范围进行拉拔试验，并在同样温度条件下对54个混凝土立方体试件（单调升温、单调升温⁃自然冷却）进行抗压、抗拉强度测试。结果表明，2种升温方式下，GFRP筋与混凝土随温度升高黏结性能退化严重，温度低于120 ℃时，单调升温对黏结强度退化影响超过循环升温；温度超过120 ℃时，升温方式对黏结性能衰减程度影响减小；2种降温方式下，单调升温⁃快速冷却随温度升高黏结性能退化明显，单调升温⁃自然冷却影响轻微。

关键词: 玻璃纤维增强聚合物筋, 黏结性能, 温度效应, 混凝土

Abstract:

The purpose of this study is to investigate the influence of temperature and heating/cooling modes （monotonous heating， cycle heating， monotonous heating⁃natural cooling， and monotonous heating⁃rapid cooling） on the bond performance between glass fiber reinforcement polymer （GFRP） bars and concrete. Totally 90 GFRP bars with a diameter of 10 mm and the concrete pull⁃out specimens with two bonded lengths were subjected to the tests at a temperature ranging from 20 to 220 ºC. Totally 54 concrete cubic specimens were used to measure their ultimate compressive and tensile strength under the same conditions. The results indicated that the bond performance between the GFRP bars and concrete tended to deteriorate seriously with an increase in temperature under the two heating modes. The influence of monotonous heating on the degradation of bond strength was more significant compared to cyclic heating at a temperature below 120 ºC. When the temperature exceeded 120 ºC， the effect of heating mode on the attenuation of bond performance decreased. Under the two cooling modes， the bond performance between the GFRP bars and concrete seemed not to degrade significantly with an increase in temperature during the monotone heating⁃natural cooling process， whereas there was an evident degradation under the monotonic heating⁃rapid cooling process.

Key words: glass fiber reinforcement polymer bar, bond performance, temperature effect, concrete

中图分类号:

TQ327.1

高永红, 彭梦蜜, 金清平. 温度对玻璃纤维增强聚合物筋与混凝土黏结性能影响试验研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(9): 16-23.

GAO Yonghong, PENG Mengmi, JIN Qingping. Temperature effect on bond performance between glass fiber reinforcement polymer bars and concrete[J]. China Plastics, 2022, 36(9): 16-23.

图/表 14

平均极限抗拉

强度/MPa

平均极限

应变/ε

平均拉伸弹性

模量/GPa

612.44

0.0134

53.04

表1 GFRP筋基本力学性能

Tab.1 Basic mechanical properties of GFRP bars

设计等级

水胶比

水/

kg·m^-3

水泥/

kg·m^-3

砂/

kg·m^-3

碎石/

kg·m^-3

表2 混凝土配合比

Tab.2 Mix proportion of the concrete

图1 拉拔试件和混凝土试块的尺寸

Fig.1 Size of the pull⁃out specimen and concrete test block

黏结长度	温度/℃	试件数量
黏结长度	温度/℃	常温	单调升温	单调升温⁃ 自然冷却	单调升温⁃快速冷却	循环升温
4d	20	1×3
	0		1×3	1×3	1×3	1×3
	120		1×3	1×3	1×3	1×3
	170		1×3	1×3	1×3	1×3
	22		1×3	1×3	1×3	1×3
5d	20	1×3
	70		1×3	1×3	1×3
	120		1×3	1×3	1×3
	170		1×3	1×3	1×3
	220		1×3	1×3	1×3

表3 GFRP筋混凝土试件分组

Tab.3 The groups of GFRP bar concrete specimen

图2 反力架装置

Fig.2 Reaction frame device

图3 混凝土的抗压强度和抗拉强度

Fig.3 Compressive strength and tensile strength of the concrete

图4 GFRP筋拔出破坏和混凝土劈裂破坏

Fig.4 Pullout failure of GFRP bar and splitting failure of the concrete

图5 不同温度下试件界面典型破坏形态

Fig.5 Typical failure modes of specimen interface at different temperature

图6 120 ℃时筋体表面裂缝观测图

Fig.6 Surface crack observation of GFRP bars at 120 ℃

图7 单调升温3种状态黏结强度变化

Fig.7 Variation of bond strength in three states of monotonic heating

图8 单调升温3种状态黏结滑移量变化

Fig.8 Variation of bond slip in three states of monotonic heating

图9 两种升温方式的黏结性能

Fig.9 Variation of bonding performance with two heating methods

图10 不同升（降）温方式下黏结⁃滑移曲线

Fig.10 Bond stress⁃slip relationships with different heating（cooling） methods

图11 不同升、降温方式黏结刚度变化率

Fig.11 Rate of change of bond stiffness with different heating（cooling）methods

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温度对玻璃纤维增强聚合物筋与混凝土黏结性能影响试验研究

Temperature effect on bond performance between glass fiber reinforcement polymer bars and concrete

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