2024 PHD-5 ONGOING
发布时间: 2024/08/22 发布者： 原创 浏览量：
多功能碳纤维织物增强海水海砂混凝土组合构件体系研究
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博士生：
刘嘉荣 |
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研究背景：
目前既有钢筋混凝土结构的耐久性问题（碳化、钢筋锈蚀等）日趋迫切，新建混凝土工程的淡水河砂资源短缺，如何提高混凝土力学与耐久性能、寻找替代资源并研发能实现监测的新材料、新技术亟待解决。
CFRCM已被广泛应用于结构加固，但砂浆对碳纤维的浸润差异降低了纤维的协同受力性能，因此纤维与砂浆间较低的粘结性亟待提升。将海水海砂应用于混凝土工程可缓解淡水河砂短缺问题，但需防止海水海砂构件中的钢筋受氯离子腐蚀；以CFRCM作为辅助阳极，引入外加电流阴极保护方法形成ICCP-SS干预技术可延缓或预防钢筋锈蚀；此外，碳纤维在受力后材料自身的电阻会发生改变的现象称为碳纤维的力阻效应，将其应用到结构中把材料的应力应变信息转化为电信号以实现自监测，通过建立力阻模型来评估结构在服役过程的力学性能和损伤状况，并研发兼具阴极保护、结构加固、健康监测的多功能新型组合结构体系的长期性能设计方法，实现建筑信息化、智能化，避免结构出现突发事故，具有重大意义。
CFRCM已被广泛应用于结构加固，但砂浆对碳纤维的浸润差异降低了纤维的协同受力性能，因此纤维与砂浆间较低的粘结性亟待提升。将海水海砂应用于混凝土工程可缓解淡水河砂短缺问题，但需防止海水海砂构件中的钢筋受氯离子腐蚀；以CFRCM作为辅助阳极，引入外加电流阴极保护方法形成ICCP-SS干预技术可延缓或预防钢筋锈蚀；此外，碳纤维在受力后材料自身的电阻会发生改变的现象称为碳纤维的力阻效应，将其应用到结构中把材料的应力应变信息转化为电信号以实现自监测，通过建立力阻模型来评估结构在服役过程的力学性能和损伤状况，并研发兼具阴极保护、结构加固、健康监测的多功能新型组合结构体系的长期性能设计方法，实现建筑信息化、智能化，避免结构出现突发事故，具有重大意义。
研究目标：
1、提出简单、快捷、高效的CFRCM力学性能提升的方法。
2、建立基于改性、ICCP、力阻效应的等效分层破坏模型，实现电阻信息和受荷状态的定量转化，实现力学性能的预测。
3、研发兼具外加电流阴极保护、结构增强、结构健康监测（ICCP-SS-SHM）的多功能碳纤维织物增强海水海砂混凝土组合构件体系，能够准确评估碳纤维织物增强钢筋混凝土组合结构体系在服役过程的力学性能和损伤状况，实现建筑结构的信息化、智能化，缓解淡水河砂资源短缺问题。
2、建立基于改性、ICCP、力阻效应的等效分层破坏模型，实现电阻信息和受荷状态的定量转化，实现力学性能的预测。
3、研发兼具外加电流阴极保护、结构增强、结构健康监测（ICCP-SS-SHM）的多功能碳纤维织物增强海水海砂混凝土组合构件体系，能够准确评估碳纤维织物增强钢筋混凝土组合结构体系在服役过程的力学性能和损伤状况，实现建筑结构的信息化、智能化，缓解淡水河砂资源短缺问题。
项目成果：
论文 1: A pull-out equivalent telescopic layered failure model of carbon fiber bundles in seawater sea-sand cementitious matrix, and fire safety, Engineering Structures, 2024, 308: 118052.
论文 2: Effect of ICCP on tensile performance and piezores effect of CFRCM plates, Engineering Structures, 2024, 313: 118317.
大会报告：博士生刘嘉荣参加亚洲混凝土协会第十届会议（ACF 10th Conference）并作了题为“Electrical Conductivity and Piezoresistive Response of CFRCM with ICCP”的报告。