第4章　GFRP筋的高溫力學性能

4.1　研究內容

隨著國民經濟現代化建設的發展，高層建筑不斷涌現，房屋密度加大，大量新型建筑材料廣泛應用，以及燃器、電器的普遍使用，建筑物的大規模化和功能的復雜化，導致火災發生的因素隨之增加，火災規模也日趨擴大，大大增加了建筑物發生火災的可能性且使火災的危害性更加嚴重。

高溫作用下，材料性能受到不同程度的損傷，混凝土的強度和彈性模量隨著溫度升高而降低，鋼筋雖有混凝土保護，但強度也會降低。若結構的環境溫度升高很多，或溫度發生周期性變化時，結構會因使用性能下降或承載力下降而失效，發生局部破壞，甚至整體倒塌。

目前，國內外對鋼筋的高溫力學性能的研究較多，和鋼筋相比，FRP筋材料熱穩定性較差，更不耐火。FRP筋是由高強連續纖維通過膠體黏結成的復合材料，當承受外部荷載時，眾多黏合在一起的纖維絲可以均勻受力，共同工作性能良好。黏結膠體是高分子材料，對高溫比較敏感，高于一定溫度會產生玻璃化和炭化，從而導致黏結作用退化和喪失。并且高于一定溫度時，處于高溫環境中的連續纖維絲的性能也會發生不同程度的變化，連續纖維材料的性質也變得不穩定。這些因素都會導致FRP筋材料的性能在火災中逐步退化，造成FRP筋混凝土結構的破壞，嚴重威脅使用安全。因此，FRP筋混凝土結構抗火性能的研究對其在土木工程中的應用至關重要，提供這種結構的抗火設計方法和抗火防護措施勢在必行。另外，當混凝土結構遭遇火災后，鋼筋或者GFRP筋和混凝土力學性能的劣化可能導致火災后結構的安全性和耐久性不足，需隨結構的損傷及剩余承載力進行計算和評估，進而對確定是否能繼續服役及災后加固修復的選擇具有重要的現實意義。

為了研究火災環境中FRP筋材料和FRP筋增強混凝土結構的力學性能，保證FRP筋增強混凝土結構在火災條件下的安全性，國外研究者從20世紀開始進行了嘗試性的試驗研究和理論分析。但目前國內外對FRP筋混凝土結構的抗火問題還沒有系統深入，研究工作的欠缺導致對FRP筋混凝土結構的抗火性能認識不足，缺乏信心，從而影響了FRP筋在工程中的推廣應用。

基于此，本章對鋼筋混凝土結構中應用最多的鋼筋-變形鋼筋和鋼筋的補充及替代的材料——GFRP筋進行高溫后力學性能的試驗研究，主要研究GFRP筋高溫后的力學性能，包括GFRP筋高溫后的拉伸力學性能、GFRP筋高溫后的抗剪性以及高溫后GFRP筋混凝土構件極限承載力的計算等。