拉挤玻纤增强复合材料筋的高温耐碱性试验方法
2023-03-15 09:39:42
混凝土结构中钢筋的锈蚀会影响结构使用性能，降低耐久性。当混凝土结构应用于侵蚀性环境或暴露性环境时，钢材锈蚀问题将更加严重！英国建造在海洋及含氯化物介质环境中的钢筋混凝土结构，因钢筋锈蚀需要重建或更换钢筋的占1/3以上。
我国在20世纪80年代初的调查发现，使用了10～30年的水工建筑物有近六成出现钢材锈蚀破坏，使用了7～25年的海港码头有近九成出现钢材锈蚀破坏。
目前我国基本建设方兴未艾，大型水利工程、房屋建筑、桥梁、海港工程的建设层出不穷，重大工程的加固改造越来越多，提高结构耐久性和安全性成为非常急迫的问题。根据目前国际的研究结果，纤维增强复合材料筋材料具有良好的耐久性使用功能，其在抗腐蚀等方面具有传统钢筋无法比拟的优势。
基于这种现状，为了增强结构的耐久性和结构安全性，利用玻璃纤维增强复合材料筋(glass fiber reinforced polymer，GFRP)及其制品具有良好的力学性能和耐腐蚀性能，甚至一些“特点”，将其替代混凝土结构中的钢筋组成某些构件，既能发挥GFRP筋混凝土与钢筋混凝土相似的力学特点，又可避免钢筋锈蚀带来的混凝土病害。
目前，国内对于GFRP筋的性能研究着重在其抗拉性能、抗剪性能以及其与混凝土的黏结性能等方面，而关于GFRP筋耐久性方面的研究相对较少。事实上，GFRP筋在混凝土工程中的应用不仅取决于其物理力学性能是否优于钢筋，还取决于其耐腐蚀性能是否满足工程使用。
在碱性环境下，玻璃纤维增强复合材料筋的杆体直径会有所减少且表面颜色也会产生变化，对杆体抗拉强度的影响均比在酸、盐环境下的大。不容忽视的是GFRP筋在混凝土中的应用正处于这种碱性环境中，其耐碱性能是否能满足设计并没有相关研究给出明确答案，相应的耐碱性试验方法国内还没有统一执行的标准。
在这种情况下，缺乏相应依据进行产品标准的细化，并预测合理的GFRP筋混凝土结构寿命，这将制约我国GFRP筋材料在土木工程行业的发展。
综上所述，按照我国目前生玻璃纤维增强复合材料筋的能力，以及在实际应用中取代钢筋用于混凝土工程中的普及度，若无法规范玻璃纤维增强复合材料筋在碱性环境下的快速试验方法，那么在实际应用过程中(包括工程设计与施工、产品生产等)将存在很大的不便之处，也不能很好地规范市场，因此结合市场应用编制《玻璃纤维增强复合材料筋高温加速耐碱性试验方法》是很有必要的。
《玻璃纤维增强复合材料筋的高温耐碱性试验方法》编制组在全国纤维增强塑料标准化技术委员会土木工程用复合材料及纤维分技术委员会(SAC/TC39/SC1)的指导下，进行了大量的调研和试验研究工作，并参考了日本JIS A1193—2005混凝土加筋用纤维增强聚酯(FRP)棒材和栅网的抗碱性的试验方法《Test Method for Alkali Resistance of Fiber Reinforced Polymer(frp) Bars and Grids for Reinforcement of Concrete》(此标准中关于碱性溶液的要求为与混凝土中含有的细孔溶液组成相当的碱性水溶液或者10%的氢氧化钠水溶液)和ACI 440.3R用于混凝土结构增强的FRP筋试验方法《Guide Test Methods for Fiber Reinforced Polymers(FRPs)for Reinforced or Strengthening Concrete Structures》等试验方法。
最终本标准规定了玻璃纤维增强复合材料筋高温耐碱性试验方法的术语、试验原理、试样、试验仪器、试验条件、试验步骤、计算、试验报告。
本标准适用于水泥混凝土工程的玻璃纤维增强复合材料筋高温耐碱性的试验，包括不持荷碱液浸泡状态和持荷碱液浸泡状态两种试验方法，其他纤维增强筋也可参照使用。
我国在20世纪80年代初的调查发现，使用了10～30年的水工建筑物有近六成出现钢材锈蚀破坏，使用了7～25年的海港码头有近九成出现钢材锈蚀破坏。
目前我国基本建设方兴未艾，大型水利工程、房屋建筑、桥梁、海港工程的建设层出不穷，重大工程的加固改造越来越多，提高结构耐久性和安全性成为非常急迫的问题。根据目前国际的研究结果，纤维增强复合材料筋材料具有良好的耐久性使用功能，其在抗腐蚀等方面具有传统钢筋无法比拟的优势。
基于这种现状，为了增强结构的耐久性和结构安全性，利用玻璃纤维增强复合材料筋(glass fiber reinforced polymer，GFRP)及其制品具有良好的力学性能和耐腐蚀性能，甚至一些“特点”，将其替代混凝土结构中的钢筋组成某些构件，既能发挥GFRP筋混凝土与钢筋混凝土相似的力学特点，又可避免钢筋锈蚀带来的混凝土病害。
目前，国内对于GFRP筋的性能研究着重在其抗拉性能、抗剪性能以及其与混凝土的黏结性能等方面，而关于GFRP筋耐久性方面的研究相对较少。事实上，GFRP筋在混凝土工程中的应用不仅取决于其物理力学性能是否优于钢筋，还取决于其耐腐蚀性能是否满足工程使用。
玻璃纤维筋与钢筋
国内外大量研究均表明GFRP筋耐氯离子腐蚀性能和耐酸性能优于钢筋，可部分替代钢筋用于混凝土等特殊工程中，而碱性环境对GFRP筋的腐蚀性较强。在碱性环境下，玻璃纤维增强复合材料筋的杆体直径会有所减少且表面颜色也会产生变化，对杆体抗拉强度的影响均比在酸、盐环境下的大。不容忽视的是GFRP筋在混凝土中的应用正处于这种碱性环境中，其耐碱性能是否能满足设计并没有相关研究给出明确答案，相应的耐碱性试验方法国内还没有统一执行的标准。
在这种情况下，缺乏相应依据进行产品标准的细化，并预测合理的GFRP筋混凝土结构寿命，这将制约我国GFRP筋材料在土木工程行业的发展。
综上所述，按照我国目前生玻璃纤维增强复合材料筋的能力，以及在实际应用中取代钢筋用于混凝土工程中的普及度，若无法规范玻璃纤维增强复合材料筋在碱性环境下的快速试验方法，那么在实际应用过程中(包括工程设计与施工、产品生产等)将存在很大的不便之处，也不能很好地规范市场，因此结合市场应用编制《玻璃纤维增强复合材料筋高温加速耐碱性试验方法》是很有必要的。
《玻璃纤维增强复合材料筋的高温耐碱性试验方法》编制组在全国纤维增强塑料标准化技术委员会土木工程用复合材料及纤维分技术委员会(SAC/TC39/SC1)的指导下，进行了大量的调研和试验研究工作，并参考了日本JIS A1193—2005混凝土加筋用纤维增强聚酯(FRP)棒材和栅网的抗碱性的试验方法《Test Method for Alkali Resistance of Fiber Reinforced Polymer(frp) Bars and Grids for Reinforcement of Concrete》(此标准中关于碱性溶液的要求为与混凝土中含有的细孔溶液组成相当的碱性水溶液或者10%的氢氧化钠水溶液)和ACI 440.3R用于混凝土结构增强的FRP筋试验方法《Guide Test Methods for Fiber Reinforced Polymers(FRPs)for Reinforced or Strengthening Concrete Structures》等试验方法。
最终本标准规定了玻璃纤维增强复合材料筋高温耐碱性试验方法的术语、试验原理、试样、试验仪器、试验条件、试验步骤、计算、试验报告。
本标准适用于水泥混凝土工程的玻璃纤维增强复合材料筋高温耐碱性的试验，包括不持荷碱液浸泡状态和持荷碱液浸泡状态两种试验方法，其他纤维增强筋也可参照使用。
出处：诚鑫达
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