滨海环境侵蚀下FRP-混凝土界面粘结性能的劣化机理和耐久性

地区的经济发展离不开完善的基础设施。然而，位于沿海城市的基础设施由于长期处于滨海腐蚀环境中，结构的使用寿命受到了严重的威胁。外贴纤维复合材料（简称FRP）加固混凝土结构技术以其强度高、耐腐蚀等优点，被认为是对滨海受损基础设施进行加固修复的有效途径。对于外贴FRP加固法，影响其加固效果的核心问题是FRP-混凝土的界面粘结性能。为此，本项目从核心问题出发，针对滨海腐蚀环境的特点，系统地研究在水、氯盐和硫酸盐溶液的高温干湿循环作用下，FRP-混凝土界面粘结性能的劣化机理，通过对FRP、混凝土、粘结剂的材料加速老化试验及FRP-混凝土粘结试件的加速老化试验，建立人工模拟滨海腐蚀环境下，FRP-混凝土界面粘结滑移关系模型、粘结强度模型和FRP有效粘结长度模型等，并在此基础上推导外贴FRP加固混凝土梁的耐久性设计方法，为解决外贴FRP加固滨海混凝土基础设施的耐久性问题提供一定的科学依据。

本项目针对我国东南部地区滨海环境的特点，系统地研究在纯水、硫酸盐的侵蚀下和高温/潮湿交变循环的作用下，FRP与混凝土界面粘结性能的劣化机理，完成并取得了如下的研究成果。.（1）系统深入地研究了混凝土基底表面凿毛处理对FRP-混凝土界面粘结性能的影响机制。项目通过引入平均凿毛深度来量化混凝土基底的表面处理，揭示了平均凿毛深度对FRP-混凝土界面粘结强度、粘结滑移的影响机理，提出了混凝土基底表面凿毛优化处理的方法；并建立了基于不同凿毛深度的FRP-混凝土界面粘结强度与粘结滑移关系模型，相关研究工作培养研究生1名。.（2）进行了纯水溶液高温干湿循环作用下FRP-混凝土界面粘结性能退化机理的试验研究与理论分析。项目以工程常用的两种纤维增强复合材料即CFRP和GFRP作为研究对象，采用人工加速腐蚀的试验方法研究并分析了纯水高温干湿循环作用下CFRP和GFRP材料力学性能的退化规律、配套粘结胶力学性能的退化规律、混凝土材料力学能的劣化机理，以及CFRP/GFRP-混凝土界面粘结性能的衰变规律；并建立了基于材料性能劣化的CFRP/GFRP-混凝土界面粘结强度与粘结滑移关系模型。相关研究工作培养研究1名。.（3）进行了硫酸盐溶液高温干湿循环作用下FRP-混凝土界面粘结性能退化机理的试验研究与理论分析。项目负责人采用人工加速腐蚀的试验方法研究并分析了硫酸盐高温干湿循环作用下CFRP和GFRP材料力学性能退化规律、配套粘结剂力学性能的退化规律、混凝土材料力学能的劣化机理，以及CFRP/GFRP-混凝土界面粘结性能的劣化机理；并建立了基于材料性能劣化的CFRP/GFRP-混凝土界面粘结强度与粘结滑移关系模型。相关研究工作培养研究1名；研究成果已整理学术论文3篇，并分别投稿到SCI检索期刊《cement and concrete research》1篇和《construction and building material》2篇。.（4）依托以上相关研究成果发表SCI检索论文1篇，EI检索论文5篇；申请发明专利4项；实用新型3项。