第4章　GFRP筋的高温力学性能

4.1　研究内容

随着国民经济现代化建设的发展，高层建筑不断涌现，房屋密度加大，大量新型建筑材料广泛应用，以及燃器、电器的普遍使用，建筑物的大规模化和功能的复杂化，导致火灾发生的因素随之增加，火灾规模也日趋扩大，大大增加了建筑物发生火灾的可能性且使火灾的危害性更加严重。

高温作用下，材料性能受到不同程度的损伤，混凝土的强度和弹性模量随着温度升高而降低，钢筋虽有混凝土保护，但强度也会降低。若结构的环境温度升高很多，或温度发生周期性变化时，结构会因使用性能下降或承载力下降而失效，发生局部破坏，甚至整体倒塌。

目前，国内外对钢筋的高温力学性能的研究较多，和钢筋相比，FRP筋材料热稳定性较差，更不耐火。FRP筋是由高强连续纤维通过胶体黏结成的复合材料，当承受外部荷载时，众多黏合在一起的纤维丝可以均匀受力，共同工作性能良好。黏结胶体是高分子材料，对高温比较敏感，高于一定温度会产生玻璃化和炭化，从而导致黏结作用退化和丧失。并且高于一定温度时，处于高温环境中的连续纤维丝的性能也会发生不同程度的变化，连续纤维材料的性质也变得不稳定。这些因素都会导致FRP筋材料的性能在火灾中逐步退化，造成FRP筋混凝土结构的破坏，严重威胁使用安全。因此，FRP筋混凝土结构抗火性能的研究对其在土木工程中的应用至关重要，提供这种结构的抗火设计方法和抗火防护措施势在必行。另外，当混凝土结构遭遇火灾后，钢筋或者GFRP筋和混凝土力学性能的劣化可能导致火灾后结构的安全性和耐久性不足，需随结构的损伤及剩余承载力进行计算和评估，进而对确定是否能继续服役及灾后加固修复的选择具有重要的现实意义。

为了研究火灾环境中FRP筋材料和FRP筋增强混凝土结构的力学性能，保证FRP筋增强混凝土结构在火灾条件下的安全性，国外研究者从20世纪开始进行了尝试性的试验研究和理论分析。但目前国内外对FRP筋混凝土结构的抗火问题还没有系统深入，研究工作的欠缺导致对FRP筋混凝土结构的抗火性能认识不足，缺乏信心，从而影响了FRP筋在工程中的推广应用。

基于此，本章对钢筋混凝土结构中应用最多的钢筋-变形钢筋和钢筋的补充及替代的材料——GFRP筋进行高温后力学性能的试验研究，主要研究GFRP筋高温后的力学性能，包括GFRP筋高温后的拉伸力学性能、GFRP筋高温后的抗剪性以及高温后GFRP筋混凝土构件极限承载力的计算等。