亞麻纖維複合材料混凝土組合結構性能與設計方法研究

《亞麻纖維複合材料混凝土組合結構性能與設計方法研究》是依託哈爾濱工業大學，由鹹貴軍擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：亞麻纖維複合材料混凝土組合結構性能與設計方法研究
• 依託單位：哈爾濱工業大學
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：鹹貴軍

項目摘要

針對土木工程結構消耗大量不可再生資源而嚴重影響社會可持續發展的問題，本項目擬研究綠色亞麻植物纖維複合材料與混凝土組合結構的性能與設計方法。首先，研究亞麻纖維增強環氧樹脂複合材料的製備工藝、力學與耐久性能（加速試驗和自然環境），揭示其土木環境下的長期性能退化規律與機理，給出實驗室加速耐久性能與自然環境下耐久性能的等效關係及其分析方法；針對亞麻纖維複合材料獨判捆特的非線性應力-應變關係，研究亞麻纖維複合材料-混凝土組合梁/組合橋墩的極限強度、破壞失效模式和耐久性能，建立亞麻纖維復舉糠台合材料-混凝土界面的粘結滑移力學模型，提出評價與預測亞麻纖維複合材料-混凝土組合梁/組合橋墩長期服役性能的加速試驗方法，研究亞麻纖維複合材料-混凝土組合梁/組合橋墩的強度計算公式和極限狀態失效準則，並給出上述兩種組合構件的設計方法。本項目將為綠色植物纖維複合材料在土木工程領域的創新性套用奠定理論與設計基礎。

結題摘要

本項目系統研究了綠色亞麻纖維複合材料與混凝土組合結構的性能與設計方法。首先，基於植物纖維複合材料力學性能較低、耐濕熱匪組雅體性能較差等問題，研究了通過對植物纖維改性、樹脂納米填充提捆愉等方法提高植物纖維複合材料力學性能及其與耐濕熱性能的方法與機理，創新性地提出並實現了在植物纖維表面接枝各種納米粒子，通過表面接枝有效提高了植物纖維的拉伸性能、纖維-樹脂粘結性能及耐濕熱性能；樹脂基體填充碳納米管等也可以有效提高複合材料的力學性能。其次，系統研淚只企棵究了植物纖維複合材料在濕熱環境、浸泡環境及交變濕熱環境下的長期性能演化規律，結果表明，植物纖維複合材料吸水率高（如浸泡下飽和吸水率能夠達到10%），並導致其性能快速退化，其中，植物纖維複合材料的模量對濕熱性能更為敏感。大量水分的吸收驗地放導致纖維-樹脂界面脫粘是導致植物纖維複合材料耐濕熱性能差的主要因素。最後，利用植物纖維製備了植物纖維複合材料-混凝土柱（墩）及植物纖維複合材料-混凝土梁，系統研究了其力學性能及其破壞模式，研究表明，植物纖維複合材料能夠與混凝土柱/梁共同作用，其力學性能得到大幅度提高，特別是植物學纖維複合材料具有非線性特徵，其組合樑柱具有不同於傳統纖維複合材料-混凝土構件的特殊力學性能，如亞麻纖維布-混凝土柱具有更大的抗壓變形。 儘管本項目的研究表明，植物纖維複合材料能夠用於與混凝土的組合構件（如樑柱），但為進一步實詢民旋現植物纖維複合材料在土木工程結構中的套用，需要通過纖維、樹脂改性等手段，大幅度提高植物纖維複合材料的耐濕熱性能，以滿足土木工程結構面臨的惡劣服役環境要求。