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文檔簡介
1、近幾十年來,混凝土和鋼材作為我國主要的建筑結構材料功不可沒,但同時也給我國帶來嚴峻的資源、能源和環(huán)境壓力。為可持續(xù)發(fā)展,注意到木材是五大建材中唯一可再生的建筑材料,木結構的加工與建造能耗和污染最低,2010年3月,中國住建部與加拿大自然資源部簽署了《關于采用現(xiàn)代木結構建筑技術應對氣候變化合作諒解備忘錄》,擬借鑒加拿大的先進技術和豐富的木材資源,利用我國豐富的速生林資源,在中國推廣現(xiàn)代木結構建筑技術。
木材亦有如下缺點,強度和彈
2、性模量不高,木節(jié)、斜紋等缺陷較多,易受潮腐朽,易遭蟲蛀(特別是白蟻)等。因此,新老木構件的“增強”與“防護(防潮和防白蟻)”是兩個焦點問題。為提高木構件結構增強與防護的效率,本文提出以混雜纖維增強復合材料(Hybrid Fiber Reinforced Polymer,HFRP)增強木梁,并以粘貼纖維用環(huán)氧樹脂作為木材防護劑的思路。
本文的研究內容主要包括以下三個方面:
(1)HFRP增強木梁的性能及其影響因素
3、> 選用碳纖維(CF)、玻璃纖維(GF)和高強玻璃纖維(SGF)為增強材料,制作CF、SGF、CF/GF和CF/SGF層間組合的HFRP增強木梁,進行12根增強梁和3根對比梁的受彎性能實驗研究。分析增強梁的破壞形態(tài)和破壞機理,討論增強梁的荷載-位移特征、極限承載力和延性。結果表明,與單一CF增強相比,CF/SGF混雜增強梁的最大撓度比CF增強梁高90%,且有明顯的延性和破壞預警功能,纖維材料成本降低50%左右。根據(jù)試驗研究成果,建立H
4、FRP增強木梁的簡化力學模型,提出HFRP增強梁的極限承載力計算方法及其延性的評估方法。
(2)環(huán)氧樹脂涂覆木材的防水性能及其影響因素
選擇鐵刀木、杉木和軟木制作153個小試件,分別涂覆1~2層E-44環(huán)氧樹脂(E-44Epoxy)膠粘劑(分別搭配EP-1固化劑和SM-203高硬度固化劑)、5種進口環(huán)保涂料和國產醇酸清漆,進行防水性能對比實驗,探討試件的吸水動力學特性。結果表明,Epoxy膠粘劑兼具良好的防水功能。對
5、鐵刀木和杉木而言,涂覆單層Epoxy試件的防水性能明顯優(yōu)于涂覆雙層其他涂料試件(除醇酸清漆外),涂覆雙層Epoxy試件的防水效果達醇酸清漆試件的2.3倍。這是因為Epoxy固化后形成高強耐久的三維體型結構,長期浸泡不溶、不吸水。
(3)環(huán)氧樹脂涂覆木材的防白蟻性能及其影響因素
選取馬尾松木材制作60個試件。選用毒死蜱,聯(lián)苯菊酯和銳勁特三種防白蟻制劑,每種制劑取4種質量比例分別與E-44Epoxy(固化劑為EP-1)混
6、配,涂覆馬尾松試件2層,制成第一批試件。另選擇EP-1固化劑和SM-203高硬度固化劑與E-44Epoxy搭配(無防白蟻制劑),分別涂覆馬尾松試件2層、3層和4層,制成第二批試件。在室內分別測試上述兩批試件對家白蟻的抗蛀能力。試驗結果表明,涂覆Epoxy和防白蟻制劑試件的質量損失率僅為對照組的約7%。涂覆Epoxy3層和4層的試件的質量損失率不超過對照組的9%;其中,采用SM-203固化劑的試件的質量損失率比采用EP-1固化劑的試件低2
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