玻璃钢与混凝土之间界面适配层及其性能研究

摘要

近年来，玻璃钢作为防腐材料广泛应用于工程结构中，尤其体现在管道和压力容器中。但是玻璃钢作为内衬材料应用在管道中还存在许多问题，如在大口径管道中，由于混凝土干缩等因素引起的变形，很容易导致玻璃钢内衬与混凝土间出现分离。
　　 本文是在国家863项目多基结构材料复合技术及在高压管制造中的应用(2013AA031306)的资助下，主要围绕玻璃钢层与混凝土层间的界面力学性能问题，在固化的玻璃钢内衬外浇筑混凝土而成型管道的工艺基础上，展开了试验研究及有限元计算分析，主要工作包括以下几个方面:
　　 1、根据复合管道的制作工艺，研究玻璃钢层与混凝土层间界面的制作工艺并制作试样，主要分两大类:第一类是直接在固化的玻璃钢层外现浇混凝土;第二类是在玻璃钢层与现浇混凝土层之间引入界面适配层，其主要构成是树脂与增强颗粒，并考虑增强颗粒的材质、粒径、平铺密度等不同对其产生的影响。
　　 2、通过拉剪试验测试各类试样的界面剪切性能，并对试验结果进行分析。主要研究适配层中增强颗粒的不同种类、粒径、平铺密度对剪切强度的影响及其破坏机理。
　　 3、利用有限元软件ANSYS，建立模型对试验结果进行分析。主要分析剪切强度随适配层中增强颗粒的粒径、平铺密度的变化规律，以及适配层中树脂的用量对剪切强度的影响。
　　 4、根据上述研究分析的结果，选取适当的界面适配层形式，对设计的复合管道在外压荷载实验下的强度进行了有限元计算分析。
　　 本文研究成果对改进复合管道的制作工艺，增强界面的剪切性能具有一定的指导意义。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及目的与意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究目的

1．1．3 研究意义

1．2 FRP-混凝土界面国内外研究现状以及最新进展

1．2．1 玻璃钢与混凝土界面破坏形式和机理的研究

1．2．2 界面粘接性能的试验测试方法研究

1．2．3 界面性能粘接力的影响因素研究

1．2．4 界面的理论分析研究

1．3 本文的主要工作

第2章 试样制作和工艺研究

2．1 试样制作的工艺研究

2．1．1 内衬制作工艺

2．1．2 混凝土制作控制

2．1．3 表面处理工艺

2．2 试样的制备

2．2．1 原材料

2．2．2 制样的设备和仪器

2．2．3 试样制备工艺

2．3 本章小结

第3章 玻璃钢与混凝土之间界面剪切性能试验

3．1 拉剪试验(原理)

3．2 试验设备

3．3 不同增强颗粒试样剪切试验结果及分析

3．3．1 试验结果

3．3．2 结果分析

3．4 适配层中不同颗粒粒径和平铺密度对剪切强度的影响

3．4．1 试验结果

3．4．2 结果分析

3．5 本章小结

第4章 界面剪切性能的有限元计算分析

4．1 有限元分析流程

4．2 有限元模型的建立

4．2．1 材料参数的选取

4．2．2 几何模型的建立

4．2．3 有限原模型及边界条件

4．2．4 材料的强度理论

4．3 有限元试验分析

4．3．1 粒径对极限承载力的影响

4．4 影响界面剪切性能的其他因素

4．4．1 适配层中树脂厚度对极限承载力的影响

4．4．2 玻璃钢的刚度对极限承载力的影响

4．5 本章小结

第5章 界面适配层在复合管道中的应用

5．1 复合管和外压载荷试验

5．1．1 复合管简介

5．1．2 外压载荷试验

5．2 外压载荷试验的有限元分析

5．2．1 单元介绍

5．2．2 材料参数的选取

5．2．3 有限元模型建立

5．2．4 管子的适配层分析

5．3 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 问题和展望

致谢

参考文献