BFRP棒狀拉結(jié)件對(duì)預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板力學(xué)性能影響的深度剖析一、緒論1.1研究背景與意義隨著建筑行業(yè)的蓬勃發(fā)展，建筑能耗問(wèn)題日益凸顯。外墻作為建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的重要組成部分，其保溫性能對(duì)建筑能耗有著至關(guān)重要的影響。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球建筑能耗占總能耗的40%，而我國(guó)建筑能耗又占社會(huì)總能耗的30%左右，其中外墻散失的熱量約占建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)總散失熱量的30%。在“碳達(dá)峰”“碳中和”的重大戰(zhàn)略目標(biāo)下，提高外墻保溫性能、減少熱量散失、降低建筑能耗成為建筑節(jié)能的重點(diǎn)任務(wù)。預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板，作為一種集圍護(hù)、保溫、防火等多種功能于一體的新型外墻結(jié)構(gòu)，在裝配式建筑中得到了廣泛應(yīng)用。其獨(dú)特的“三明治”結(jié)構(gòu)，由內(nèi)葉墻板、夾心保溫層和外葉墻板組成，能有效提高外墻的保溫隔熱性能，延長(zhǎng)保溫材料的使用壽命。然而，預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板中，內(nèi)、外葉墻板的連接至關(guān)重要，拉結(jié)件作為連接內(nèi)、外葉墻板和夾心保溫層的關(guān)鍵配件，不僅要承受外墻板的自重，還要承受風(fēng)荷載、水平地震作用等平面外荷載，對(duì)保證外墻板的整體性能和安全性起著決定性作用。BFRP（玄武巖纖維增強(qiáng)復(fù)合材料）棒狀拉結(jié)件，作為一種新型拉結(jié)件，近年來(lái)在預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板中逐漸得到應(yīng)用。與傳統(tǒng)的金屬拉結(jié)件相比，BFRP棒狀拉結(jié)件具有輕質(zhì)高強(qiáng)、耐腐蝕、導(dǎo)熱系數(shù)低等優(yōu)異性能。其輕質(zhì)高強(qiáng)的特點(diǎn)，可有效減輕外墻板的自重，提高結(jié)構(gòu)的抗震性能；耐腐蝕性能，能確保在惡劣環(huán)境下長(zhǎng)期穩(wěn)定工作，延長(zhǎng)外墻板的使用壽命；低導(dǎo)熱系數(shù)，則可減少熱橋效應(yīng)，提高外墻板的保溫隔熱性能，降低建筑能耗。盡管BFRP棒狀拉結(jié)件具有諸多優(yōu)勢(shì)，但目前關(guān)于其在預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板中的應(yīng)用研究仍相對(duì)較少，相關(guān)的力學(xué)性能和作用機(jī)理尚未完全明確?，F(xiàn)有研究主要集中在BFRP筋材的基本力學(xué)性能，如拉伸、彎曲、粘結(jié)性能等，對(duì)于BFRP棒狀拉結(jié)件在實(shí)際外墻板結(jié)構(gòu)中的受力性能和工作狀態(tài)研究不足。在不同環(huán)境溫度下，BFRP筋與混凝土的粘結(jié)性能如何變化；BFRP拉結(jié)件預(yù)制混凝土保溫外墻板疊合面的抗剪性能怎樣；BFRP拉結(jié)件預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板在靜力作用下的抗彎性能和破壞模式如何等問(wèn)題，都有待進(jìn)一步深入研究。本研究聚焦于BFRP棒狀拉結(jié)件預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板的力學(xué)性能，通過(guò)系統(tǒng)的試驗(yàn)研究和理論分析，深入探究BFRP拉結(jié)件與混凝土葉板的粘結(jié)性能、保溫外墻板疊合面的抗剪性能以及夾心保溫外墻板的靜力性能。旨在明確BFRP棒狀拉結(jié)件在預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板中的力學(xué)行為和作用機(jī)理，為其在實(shí)際工程中的應(yīng)用提供堅(jiān)實(shí)的理論依據(jù)和技術(shù)支持，推動(dòng)預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板在建筑領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，助力建筑行業(yè)的節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板的發(fā)展歷程預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板的發(fā)展是建筑技術(shù)不斷進(jìn)步和對(duì)建筑節(jié)能要求日益提高的結(jié)果。早期的建筑外墻主要以單一材料為主，如磚石、混凝土等，這些外墻雖然具有一定的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，但保溫隔熱性能較差，無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)代建筑對(duì)節(jié)能和舒適性的要求。隨著能源危機(jī)的出現(xiàn)和人們對(duì)建筑節(jié)能意識(shí)的提高，外墻保溫技術(shù)逐漸得到發(fā)展。最初，人們采用外墻內(nèi)保溫和外墻外保溫的方式來(lái)提高外墻的保溫性能。外墻內(nèi)保溫是在墻體內(nèi)部粘貼保溫材料，但這種方式存在占用室內(nèi)空間、易產(chǎn)生熱橋等問(wèn)題；外墻外保溫則是在墻體外側(cè)粘貼保溫材料，雖然解決了占用室內(nèi)空間的問(wèn)題，但保溫材料的耐久性和防火性能成為新的挑戰(zhàn)。為了解決這些問(wèn)題，預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板應(yīng)運(yùn)而生。它最早出現(xiàn)在20世紀(jì)60年代的歐洲，德國(guó)、瑞典等國(guó)家率先開(kāi)始研究和應(yīng)用這種新型外墻結(jié)構(gòu)。其獨(dú)特的“三明治”結(jié)構(gòu)，將保溫材料夾在內(nèi)葉墻板和外葉墻板之間，既提高了保溫隔熱性能，又保護(hù)了保溫材料，延長(zhǎng)了其使用壽命。此后，預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板在北美、日本等國(guó)家和地區(qū)也得到了廣泛應(yīng)用和發(fā)展。在我國(guó)，預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板的發(fā)展相對(duì)較晚。20世紀(jì)90年代開(kāi)始引進(jìn)相關(guān)技術(shù)，并進(jìn)行研究和試點(diǎn)應(yīng)用。隨著我國(guó)建筑節(jié)能政策的不斷推進(jìn)和裝配式建筑的快速發(fā)展，預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。目前，我國(guó)已經(jīng)制定了一系列相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，如《裝配式混凝土建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T51231-2016）、《預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ/T451-2018）等，為其在工程中的應(yīng)用提供了技術(shù)支持和保障。1.2.2BFRP棒狀拉結(jié)件的研究進(jìn)展BFRP棒狀拉結(jié)件作為一種新型的拉結(jié)件，近年來(lái)在建筑領(lǐng)域受到了越來(lái)越多的關(guān)注。BFRP材料是由玄武巖纖維和樹(shù)脂基體復(fù)合而成，具有輕質(zhì)高強(qiáng)、耐腐蝕、導(dǎo)熱系數(shù)低等優(yōu)異性能。在國(guó)外，對(duì)BFRP棒狀拉結(jié)件的研究開(kāi)展較早。一些學(xué)者通過(guò)試驗(yàn)研究了BFRP棒狀拉結(jié)件的基本力學(xué)性能，如拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度等。研究結(jié)果表明，BFRP棒狀拉結(jié)件具有較高的強(qiáng)度和模量，能夠滿(mǎn)足建筑結(jié)構(gòu)的受力要求。同時(shí)，由于其耐腐蝕性能優(yōu)異，在惡劣環(huán)境下也能長(zhǎng)期穩(wěn)定工作，有效延長(zhǎng)了結(jié)構(gòu)的使用壽命。在BFRP筋與混凝土的粘結(jié)性能方面，國(guó)外學(xué)者也進(jìn)行了大量研究。通過(guò)拉拔試驗(yàn)等方法，分析了粘結(jié)強(qiáng)度的影響因素，如筋材表面處理方式、混凝土強(qiáng)度等級(jí)、粘結(jié)長(zhǎng)度等。研究發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚砜梢蕴岣連FRP筋與混凝土之間的粘結(jié)力，從而保證兩者在受力過(guò)程中能夠協(xié)同工作。在國(guó)內(nèi)，隨著對(duì)裝配式建筑和建筑節(jié)能的重視，對(duì)BFRP棒狀拉結(jié)件的研究也逐漸增多。一些高校和科研機(jī)構(gòu)開(kāi)展了相關(guān)的試驗(yàn)研究和理論分析。在試驗(yàn)研究方面，除了研究BFRP棒狀拉結(jié)件的基本力學(xué)性能和粘結(jié)性能外，還對(duì)其在預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板中的應(yīng)用性能進(jìn)行了研究，如保溫外墻板疊合面的抗剪性能、夾心保溫外墻板的靜力性能等。在理論分析方面，建立了相應(yīng)的力學(xué)模型，對(duì)BFRP棒狀拉結(jié)件在不同受力狀態(tài)下的力學(xué)行為進(jìn)行了模擬和分析。盡管?chē)?guó)內(nèi)外在BFRP棒狀拉結(jié)件的研究方面取得了一定的成果，但仍存在一些不足之處。例如，對(duì)BFRP棒狀拉結(jié)件在復(fù)雜環(huán)境下的長(zhǎng)期性能研究較少，如在高溫、潮濕、凍融循環(huán)等環(huán)境條件下，其力學(xué)性能和耐久性的變化規(guī)律尚不明確；在BFRP棒狀拉結(jié)件與混凝土葉板的粘結(jié)機(jī)理研究方面還不夠深入，需要進(jìn)一步加強(qiáng)理論分析和微觀試驗(yàn)研究；此外，目前關(guān)于BFRP棒狀拉結(jié)件預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板的設(shè)計(jì)方法和標(biāo)準(zhǔn)還不夠完善，需要在大量研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化和完善。1.3研究?jī)?nèi)容與方法1.3.1研究?jī)?nèi)容本研究圍繞BFRP棒狀拉結(jié)件預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板的力學(xué)性能展開(kāi)，具體研究?jī)?nèi)容如下：BFRP拉結(jié)件與混凝土葉板的粘結(jié)性能研究：通過(guò)設(shè)計(jì)并制作BFRP筋拉拔試件，開(kāi)展不同溫度下的拉拔試驗(yàn)，研究環(huán)境溫度對(duì)BFRP筋與混凝土粘結(jié)性能的影響。分析不同溫度工況下，BFRP筋與混凝土之間的粘結(jié)強(qiáng)度變化規(guī)律，明確粘結(jié)強(qiáng)度與溫度之間的定量關(guān)系。觀察試件在不同溫度下的破壞形態(tài)，深入探討溫度對(duì)粘結(jié)破壞模式的影響機(jī)制?？紤]到實(shí)際工程中四季環(huán)境溫度的變化范圍，設(shè)置多個(gè)溫度梯度，如-20℃、-10℃、0℃、20℃、40℃、60℃等，以全面研究BFRP筋在不同溫度環(huán)境下與混凝土的粘結(jié)性能。BFRP拉結(jié)件預(yù)制混凝土保溫外墻板疊合面的抗剪性能研究：設(shè)計(jì)并制作BFRP拉結(jié)件雙剪試件，模擬保溫外墻板疊合面的受力狀態(tài)，進(jìn)行抗剪性能試驗(yàn)。通過(guò)試驗(yàn)，獲取雙剪試件的抗剪承載力、荷載-滑移曲線等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，分析BFRP拉結(jié)件在抗剪過(guò)程中的受力性能和變形特征。研究不同因素，如拉結(jié)件的間距、直徑、布置方式等，對(duì)保溫外墻板疊合面抗剪性能的影響規(guī)律，為實(shí)際工程中拉結(jié)件的設(shè)計(jì)和布置提供科學(xué)依據(jù)。BFRP拉結(jié)件預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板的靜力性能研究：設(shè)計(jì)并制作不同尺寸的足尺BFRP拉結(jié)件預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板試件，進(jìn)行均布荷載作用下的靜力試驗(yàn)，研究其平面外抗彎性能。測(cè)量試件在加載過(guò)程中的荷載-撓度曲線，分析試件的抗彎剛度、承載能力和變形特征。觀察試件在不同荷載階段的裂縫開(kāi)展情況，包括裂縫的出現(xiàn)位置、發(fā)展方向和寬度變化等，明確裂縫開(kāi)展與試件受力性能之間的關(guān)系。研究不同因素，如夾心保溫層的厚度、內(nèi)葉板和外葉板的厚度、拉結(jié)件的數(shù)量和布置方式等，對(duì)夾心保溫外墻板靜力性能的影響規(guī)律，為外墻板的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供理論支持?？紤]環(huán)境因素影響的BFRP棒狀拉結(jié)件性能研究：實(shí)際工程中，外墻板會(huì)受到各種環(huán)境因素的影響，如干濕循環(huán)、凍融循環(huán)、化學(xué)侵蝕等。研究這些環(huán)境因素對(duì)BFRP棒狀拉結(jié)件力學(xué)性能和耐久性的影響，通過(guò)模擬實(shí)際環(huán)境條件，進(jìn)行加速老化試驗(yàn)，分析BFRP棒狀拉結(jié)件在不同環(huán)境作用下的性能退化規(guī)律，為其在復(fù)雜環(huán)境下的應(yīng)用提供可靠性依據(jù)。1.3.2研究方法本研究采用試驗(yàn)研究、數(shù)值模擬和理論分析相結(jié)合的方法，全面深入地探究BFRP棒狀拉結(jié)件預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板的力學(xué)性能。試驗(yàn)研究：試驗(yàn)研究是本研究的核心方法，通過(guò)設(shè)計(jì)并實(shí)施一系列針對(duì)性的試驗(yàn)，獲取第一手?jǐn)?shù)據(jù)，為理論分析和數(shù)值模擬提供基礎(chǔ)。在BFRP拉結(jié)件與混凝土葉板的粘結(jié)性能研究中，制作不同規(guī)格的BFRP筋拉拔試件，將其置于不同溫度環(huán)境下進(jìn)行拉拔試驗(yàn)，記錄試驗(yàn)過(guò)程中的荷載、位移等數(shù)據(jù)，觀察試件的破壞形態(tài)。在BFRP拉結(jié)件預(yù)制混凝土保溫外墻板疊合面的抗剪性能研究中，制作BFRP拉結(jié)件雙剪試件，采用萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行抗剪加載試驗(yàn)，測(cè)量抗剪承載力和滑移變形，分析試驗(yàn)結(jié)果。在BFRP拉結(jié)件預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板的靜力性能研究中，制作足尺外墻板試件，在試驗(yàn)加載裝置上施加均布荷載，利用位移計(jì)、應(yīng)變片等測(cè)量?jī)x器，監(jiān)測(cè)試件在加載過(guò)程中的變形和應(yīng)力分布情況，觀察裂縫開(kāi)展情況。數(shù)值模擬：利用有限元分析軟件ABAQUS建立BFRP棒狀拉結(jié)件預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板的數(shù)值模型，對(duì)試驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行模擬分析。通過(guò)數(shù)值模擬，可以彌補(bǔ)試驗(yàn)研究的局限性，深入探究試件在不同受力狀態(tài)下的內(nèi)部應(yīng)力分布和變形規(guī)律。在建立模型時(shí)，合理選擇材料本構(gòu)模型，如混凝土采用損傷塑性模型，BFRP材料采用線彈性模型，并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)和驗(yàn)證。通過(guò)改變模型中的參數(shù)，如拉結(jié)件的數(shù)量、直徑、布置方式等，研究不同因素對(duì)墻板力學(xué)性能的影響，為試驗(yàn)方案的優(yōu)化和設(shè)計(jì)提供參考。理論分析：基于材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)和混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理，對(duì)BFRP棒狀拉結(jié)件預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板的力學(xué)性能進(jìn)行理論分析。建立BFRP拉結(jié)件與混凝土葉板的粘結(jié)力計(jì)算模型，推導(dǎo)粘結(jié)強(qiáng)度的計(jì)算公式，分析粘結(jié)破壞的機(jī)理。建立保溫外墻板疊合面的抗剪承載力計(jì)算模型，考慮拉結(jié)件的抗剪作用和混凝土的抗剪貢獻(xiàn)，推導(dǎo)抗剪承載力的理論計(jì)算公式。建立夾心保溫外墻板的抗彎承載力計(jì)算模型，考慮內(nèi)葉板、外葉板和拉結(jié)件的協(xié)同工作，推導(dǎo)抗彎承載力的理論計(jì)算公式。將理論分析結(jié)果與試驗(yàn)研究和數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，完善理論分析模型，為工程設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。二、BFRP棒狀拉結(jié)件與混凝土粘結(jié)性能研究2.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)2.1.1試件設(shè)計(jì)與制作為深入研究BFRP棒狀拉結(jié)件與混凝土的粘結(jié)性能，精心設(shè)計(jì)并制作了專(zhuān)門(mén)的拉拔試件。試件的設(shè)計(jì)充分考慮了實(shí)際工程中BFRP拉結(jié)件與混凝土葉板的連接情況，力求真實(shí)反映兩者之間的粘結(jié)特性。拉拔試件的尺寸為：圓柱體混凝土塊直徑200mm，高度250mm。在圓柱體中心位置埋置BFRP棒狀拉結(jié)件，BFRP棒狀拉結(jié)件的直徑選用10mm，這是根據(jù)實(shí)際工程中常用的規(guī)格確定的，既能保證拉結(jié)件在混凝土中具有一定的錨固能力，又便于加工和試驗(yàn)操作。粘結(jié)長(zhǎng)度設(shè)定為100mm，此長(zhǎng)度是參考相關(guān)規(guī)范和以往研究成果確定的，能有效模擬實(shí)際工程中BFRP拉結(jié)件與混凝土的粘結(jié)長(zhǎng)度。BFRP棒狀拉結(jié)件的一端伸出混凝土塊，伸出長(zhǎng)度為150mm，用于與試驗(yàn)加載設(shè)備連接，方便施加拉拔力。為保證試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，共制作了18個(gè)拉拔試件，分為6組，每組3個(gè)試件，分別對(duì)應(yīng)不同的溫度工況?；炷僚浜媳鹊脑O(shè)計(jì)是保證試件質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。根據(jù)試驗(yàn)要求和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，選用強(qiáng)度等級(jí)為C30的混凝土。其配合比如下：水泥選用P?O42.5普通硅酸鹽水泥，每立方米用量380kg；細(xì)骨料采用中砂，含泥量不超過(guò)3%，每立方米用量650kg；粗骨料選用粒徑為5-20mm的連續(xù)級(jí)配碎石，含泥量不超過(guò)1%，每立方米用量1180kg；水采用自來(lái)水，每立方米用量180kg；外加劑選用高效減水劑，摻量為水泥用量的1%，以改善混凝土的工作性能和強(qiáng)度。在試件制作過(guò)程中，嚴(yán)格按照以下步驟進(jìn)行操作。首先，將BFRP棒狀拉結(jié)件清理干凈，去除表面的油污和雜質(zhì)，確保其與混凝土之間能夠良好粘結(jié)。然后，將清理后的BFRP棒狀拉結(jié)件垂直放置在定制的模具中心位置，使用定位裝置固定，保證其在澆筑過(guò)程中位置準(zhǔn)確。接著，按照設(shè)計(jì)好的混凝土配合比，準(zhǔn)確稱(chēng)量各種原材料，采用強(qiáng)制式攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌，攪拌時(shí)間不少于2min，確?；炷恋木鶆蛐?。攪拌完成后，將混凝土緩慢倒入模具中，同時(shí)使用振搗棒進(jìn)行振搗，排除混凝土中的氣泡，使混凝土密實(shí)填充模具。振搗過(guò)程中，注意避免振搗棒直接接觸BFRP棒狀拉結(jié)件，以免影響其與混凝土的粘結(jié)。澆筑完成后，對(duì)試件表面進(jìn)行抹平處理，使其表面平整。試件制作完成后，將其放置在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室內(nèi)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室的溫度控制在（20±2）℃，相對(duì)濕度保持在95%以上。養(yǎng)護(hù)時(shí)間為28天，確?；炷吝_(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度。在養(yǎng)護(hù)期間，定期對(duì)試件進(jìn)行檢查，觀察試件表面是否有裂縫、變形等異常情況，如有問(wèn)題及時(shí)處理。2.1.2試驗(yàn)設(shè)備與量測(cè)方案試驗(yàn)所需的主要設(shè)備為萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)，型號(hào)為WAW-1000B，其最大加載能力為1000kN，精度為±0.5%，能夠滿(mǎn)足本試驗(yàn)的加載要求。該試驗(yàn)機(jī)配備了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)采集和記錄試驗(yàn)過(guò)程中的荷載數(shù)據(jù)。為準(zhǔn)確測(cè)量BFRP棒狀拉結(jié)件的位移，采用高精度位移傳感器，型號(hào)為L(zhǎng)VDT-50，量程為50mm，精度為±0.01mm。位移傳感器通過(guò)專(zhuān)用夾具安裝在BFRP棒狀拉結(jié)件伸出混凝土塊的一端，能夠精確測(cè)量其在拉拔過(guò)程中的位移變化。在試驗(yàn)過(guò)程中，量測(cè)內(nèi)容主要包括荷載和位移。荷載由萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)的傳感器直接采集，通過(guò)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)記錄。位移則由安裝在BFRP棒狀拉結(jié)件上的位移傳感器進(jìn)行測(cè)量，同樣通過(guò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)傳輸至計(jì)算機(jī)進(jìn)行記錄。為全面了解BFRP棒狀拉結(jié)件與混凝土的粘結(jié)性能，在試件的不同位置布置了多個(gè)傳感器。在BFRP棒狀拉結(jié)件與混凝土的粘結(jié)界面附近，沿圓周方向均勻布置了4個(gè)應(yīng)變片，用于測(cè)量粘結(jié)界面處的應(yīng)變分布，分析粘結(jié)應(yīng)力的變化情況。在混凝土塊的表面，垂直于BFRP棒狀拉結(jié)件的方向布置了2個(gè)位移計(jì)，用于測(cè)量混凝土在拉拔過(guò)程中的橫向變形，研究混凝土的受力狀態(tài)。試驗(yàn)加載方案采用分級(jí)加載方式，以確保試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。首先，對(duì)試件進(jìn)行預(yù)加載，預(yù)加載荷載為預(yù)估極限荷載的10%，保持荷載5min，檢查試驗(yàn)設(shè)備和傳感器的工作狀態(tài)是否正常。預(yù)加載完成后，正式開(kāi)始加載，每級(jí)加載荷載為預(yù)估極限荷載的10%，加載速率控制在0.5mm/min。每級(jí)加載完成后，保持荷載5min，記錄荷載和位移數(shù)據(jù)，觀察試件的變形情況和裂縫開(kāi)展情況。當(dāng)荷載達(dá)到預(yù)估極限荷載的80%后，適當(dāng)減小加載步長(zhǎng)，每級(jí)加載荷載為預(yù)估極限荷載的5%，直至試件破壞。試件破壞后，記錄破壞荷載和最終位移，觀察破壞形態(tài)，分析破壞原因。在不同溫度工況下進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，采用高低溫試驗(yàn)箱對(duì)試件進(jìn)行溫度處理。高低溫試驗(yàn)箱的溫度控制范圍為-40℃-150℃，精度為±1℃，能夠滿(mǎn)足本試驗(yàn)對(duì)不同溫度工況的要求。將養(yǎng)護(hù)完成的試件放入高低溫試驗(yàn)箱中，按照設(shè)定的溫度工況進(jìn)行升溫或降溫處理。達(dá)到設(shè)定溫度后，保持溫度24h，使試件內(nèi)部溫度均勻分布。然后，將試件迅速?gòu)母叩蜏卦囼?yàn)箱中取出，放置在萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行拉拔試驗(yàn)，試驗(yàn)過(guò)程中盡量縮短試件暴露在常溫環(huán)境中的時(shí)間，以減少溫度對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響。2.2試驗(yàn)結(jié)果與分析2.2.1試驗(yàn)現(xiàn)象與破壞形態(tài)在拉拔試驗(yàn)過(guò)程中，隨著荷載的逐漸增加，BFRP棒狀拉結(jié)件與混凝土之間的粘結(jié)性能逐漸發(fā)生變化。在加載初期，試件表面無(wú)明顯現(xiàn)象，BFRP棒狀拉結(jié)件與混凝土之間的粘結(jié)力能夠有效抵抗拉拔力，兩者協(xié)同工作，共同承受荷載。當(dāng)荷載增加到一定程度時(shí)，在BFRP棒狀拉結(jié)件與混凝土的粘結(jié)界面處開(kāi)始出現(xiàn)微小裂縫，裂縫沿著粘結(jié)界面逐漸擴(kuò)展，這表明BFRP棒狀拉結(jié)件與混凝土之間的粘結(jié)力開(kāi)始逐漸減小，兩者之間的相對(duì)滑移逐漸增大。隨著荷載進(jìn)一步增加，裂縫不斷擴(kuò)展，試件表面的裂縫寬度和長(zhǎng)度也逐漸增大。當(dāng)荷載達(dá)到極限荷載時(shí)，BFRP棒狀拉結(jié)件與混凝土之間的粘結(jié)力完全喪失，BFRP棒狀拉結(jié)件從混凝土中拔出，此時(shí)試件發(fā)生破壞。破壞時(shí)，BFRP棒狀拉結(jié)件表面的混凝土被拉脫，形成明顯的粘結(jié)破壞面，粘結(jié)破壞面上可以觀察到混凝土的碎塊和BFRP棒狀拉結(jié)件表面的纖維痕跡。不同溫度工況下，試件的破壞形態(tài)存在一定差異。在低溫環(huán)境下（如-20℃、-10℃），混凝土的脆性增加，試件破壞時(shí)裂縫發(fā)展較為迅速，BFRP棒狀拉結(jié)件從混凝土中拔出的瞬間，混凝土可能會(huì)出現(xiàn)較大的劈裂破壞，裂縫寬度較大，破壞面較為粗糙。這是因?yàn)榈蜏貙?dǎo)致混凝土內(nèi)部的水分結(jié)冰膨脹，產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，削弱了混凝土的強(qiáng)度和粘結(jié)性能，使得BFRP棒狀拉結(jié)件與混凝土之間的粘結(jié)力更容易被破壞。在高溫環(huán)境下（如40℃、60℃），混凝土的強(qiáng)度和粘結(jié)性能有所下降，試件破壞時(shí)BFRP棒狀拉結(jié)件表面的混凝土更容易被拉脫，粘結(jié)破壞面相對(duì)較為光滑。高溫會(huì)使混凝土內(nèi)部的水泥石結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，降低水泥石與骨料之間的粘結(jié)力，同時(shí)也會(huì)使BFRP棒狀拉結(jié)件的力學(xué)性能發(fā)生一定程度的退化，從而導(dǎo)致兩者之間的粘結(jié)性能下降。在常溫環(huán)境下（20℃），試件的破壞形態(tài)相對(duì)較為典型，裂縫發(fā)展較為穩(wěn)定，BFRP棒狀拉結(jié)件從混凝土中拔出時(shí)，粘結(jié)破壞面介于低溫和高溫破壞形態(tài)之間，既有一定的混凝土碎塊附著在BFRP棒狀拉結(jié)件表面，又不至于出現(xiàn)過(guò)于嚴(yán)重的劈裂破壞或混凝土表面過(guò)于光滑的情況。這表明常溫環(huán)境下，BFRP棒狀拉結(jié)件與混凝土之間的粘結(jié)性能較為穩(wěn)定，能夠較好地發(fā)揮兩者的協(xié)同工作能力。2.2.2粘結(jié)強(qiáng)度分析根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪制出不同溫度工況下BFRP棒狀拉結(jié)件與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度-滑移曲線，如圖1所示。從曲線中可以看出，粘結(jié)強(qiáng)度-滑移曲線大致可分為三個(gè)階段：彈性階段、非線性階段和破壞階段。在彈性階段，隨著B(niǎo)FRP棒狀拉結(jié)件的滑移增加，粘結(jié)強(qiáng)度近似呈線性增長(zhǎng)，此時(shí)BFRP棒狀拉結(jié)件與混凝土之間的粘結(jié)力主要由化學(xué)膠著力和摩擦力提供，兩者之間的相對(duì)變形較小，處于彈性變形范圍內(nèi)。在非線性階段，粘結(jié)強(qiáng)度的增長(zhǎng)速度逐漸減緩，曲線開(kāi)始偏離線性關(guān)系，這是由于隨著滑移的進(jìn)一步增加，BFRP棒狀拉結(jié)件與混凝土之間的機(jī)械咬合力逐漸發(fā)揮作用，同時(shí)化學(xué)膠著力和摩擦力開(kāi)始逐漸減小，導(dǎo)致粘結(jié)強(qiáng)度的增長(zhǎng)趨勢(shì)變緩。在破壞階段，當(dāng)滑移達(dá)到一定值時(shí)，粘結(jié)強(qiáng)度迅速下降，直至BFRP棒狀拉結(jié)件從混凝土中拔出，試件發(fā)生破壞，此時(shí)粘結(jié)力主要由殘余摩擦力提供，但殘余摩擦力較小，無(wú)法維持BFRP棒狀拉結(jié)件與混凝土之間的連接。不同溫度工況下，粘結(jié)強(qiáng)度-滑移曲線存在明顯差異。在低溫環(huán)境下，粘結(jié)強(qiáng)度在彈性階段的增長(zhǎng)速度相對(duì)較快，但達(dá)到峰值粘結(jié)強(qiáng)度后，下降速度也較快，這表明低溫環(huán)境下BFRP棒狀拉結(jié)件與混凝土之間的粘結(jié)性能在初始階段較好，但隨著變形的增加，粘結(jié)性能容易迅速惡化。在高溫環(huán)境下，粘結(jié)強(qiáng)度在整個(gè)過(guò)程中的增長(zhǎng)速度相對(duì)較慢，峰值粘結(jié)強(qiáng)度較低，這說(shuō)明高溫環(huán)境對(duì)BFRP棒狀拉結(jié)件與混凝土之間的粘結(jié)性能有較大的負(fù)面影響，降低了兩者之間的粘結(jié)強(qiáng)度。在常溫環(huán)境下，粘結(jié)強(qiáng)度-滑移曲線相對(duì)較為平緩，峰值粘結(jié)強(qiáng)度較高，說(shuō)明常溫環(huán)境下BFRP棒狀拉結(jié)件與混凝土之間的粘結(jié)性能較為穩(wěn)定，能夠在較大的變形范圍內(nèi)保持較好的粘結(jié)力。影響B(tài)FRP棒狀拉結(jié)件與混凝土粘結(jié)強(qiáng)度的因素主要包括溫度、混凝土強(qiáng)度等級(jí)、粘結(jié)長(zhǎng)度和BFRP棒狀拉結(jié)件的表面狀態(tài)等。溫度對(duì)粘結(jié)強(qiáng)度的影響較為顯著，隨著溫度的升高或降低，粘結(jié)強(qiáng)度都會(huì)有所下降。低溫會(huì)使混凝土變脆，增加內(nèi)部應(yīng)力，削弱粘結(jié)性能；高溫會(huì)使混凝土和BFRP棒狀拉結(jié)件的力學(xué)性能退化，降低粘結(jié)強(qiáng)度?；炷翉?qiáng)度等級(jí)越高，其與BFRP棒狀拉結(jié)件之間的粘結(jié)強(qiáng)度也越高，因?yàn)楦邚?qiáng)度混凝土具有更好的密實(shí)性和粘結(jié)性能，能夠提供更強(qiáng)的化學(xué)膠著力、摩擦力和機(jī)械咬合力。粘結(jié)長(zhǎng)度越長(zhǎng)，BFRP棒狀拉結(jié)件與混凝土之間的粘結(jié)面積越大，粘結(jié)力也相應(yīng)增加，但當(dāng)粘結(jié)長(zhǎng)度超過(guò)一定值后，粘結(jié)強(qiáng)度的增長(zhǎng)幅度會(huì)逐漸減小，因?yàn)檫^(guò)長(zhǎng)的粘結(jié)長(zhǎng)度會(huì)導(dǎo)致粘結(jié)應(yīng)力分布不均勻，部分區(qū)域的粘結(jié)力無(wú)法充分發(fā)揮作用。BFRP棒狀拉結(jié)件的表面狀態(tài)對(duì)粘結(jié)強(qiáng)度也有重要影響，表面粗糙的BFRP棒狀拉結(jié)件能夠提供更大的機(jī)械咬合力，從而提高粘結(jié)強(qiáng)度，因此在實(shí)際工程中，可對(duì)BFRP棒狀拉結(jié)件表面進(jìn)行適當(dāng)處理，如采用螺紋、刻痕等方式，以增強(qiáng)其與混凝土之間的粘結(jié)性能。三、BFRP棒狀拉結(jié)件預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板抗剪性能研究3.1試驗(yàn)方案3.1.1試件設(shè)計(jì)與制作為深入研究BFRP拉結(jié)件預(yù)制混凝土保溫外墻板疊合面的抗剪性能，設(shè)計(jì)并制作了專(zhuān)門(mén)的雙剪試件。試件的設(shè)計(jì)充分考慮了實(shí)際工程中保溫外墻板的受力狀態(tài)和構(gòu)造特點(diǎn)，力求準(zhǔn)確模擬疊合面在剪切力作用下的力學(xué)行為。雙剪試件由兩個(gè)相同的混凝土塊和中間的BFRP棒狀拉結(jié)件組成，模擬保溫外墻板的內(nèi)葉板、外葉板和拉結(jié)件的連接形式?；炷翂K的尺寸為300mm×300mm×150mm，采用強(qiáng)度等級(jí)為C30的混凝土澆筑而成，以保證試件具有足夠的強(qiáng)度和剛度。在混凝土塊的中心位置預(yù)留直徑為12mm的孔洞，用于插入BFRP棒狀拉結(jié)件。BFRP棒狀拉結(jié)件的直徑選用10mm，長(zhǎng)度為200mm，其中兩端分別錨固在兩個(gè)混凝土塊中，錨固長(zhǎng)度均為75mm，以確保拉結(jié)件與混凝土塊之間具有良好的粘結(jié)性能和錨固效果。為研究不同因素對(duì)保溫外墻板疊合面抗剪性能的影響，設(shè)計(jì)了多組試件，每組試件的參數(shù)如下：試件編號(hào)拉結(jié)件間距（mm）拉結(jié)件直徑（mm）布置方式SJ-120010均勻布置SJ-230010均勻布置SJ-340010均勻布置SJ-430012均勻布置SJ-53008均勻布置SJ-630010梅花形布置在試件制作過(guò)程中，嚴(yán)格控制原材料的質(zhì)量和配合比。水泥選用P?O42.5普通硅酸鹽水泥，砂為中砂，石子為粒徑5-20mm的連續(xù)級(jí)配碎石，水為自來(lái)水，外加劑選用高效減水劑，以保證混凝土的工作性能和強(qiáng)度。首先，將BFRP棒狀拉結(jié)件清理干凈，去除表面的油污和雜質(zhì)，然后在其表面涂刷一層粘結(jié)劑，以增強(qiáng)與混凝土的粘結(jié)力。接著，將BFRP棒狀拉結(jié)件插入預(yù)留孔洞中，確保其位置準(zhǔn)確。隨后，按照設(shè)計(jì)好的混凝土配合比，攪拌混凝土并澆筑到模具中，振搗密實(shí)，排除氣泡。在混凝土初凝前，對(duì)試件表面進(jìn)行抹平處理，使其表面平整。試件制作完成后，將其放置在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室內(nèi)養(yǎng)護(hù)28天，養(yǎng)護(hù)條件為溫度（20±2）℃，相對(duì)濕度95%以上，以保證混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度。3.1.2加載方案與量測(cè)內(nèi)容試驗(yàn)加載設(shè)備采用萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)，型號(hào)為WAW-2000，最大加載能力為2000kN，精度為±0.5%，能夠滿(mǎn)足本試驗(yàn)的加載要求。加載方案采用分級(jí)加載方式，首先對(duì)試件進(jìn)行預(yù)加載，預(yù)加載荷載為預(yù)估極限荷載的10%，保持荷載5min，檢查試驗(yàn)設(shè)備和儀器是否正常工作。預(yù)加載完成后，正式開(kāi)始加載，每級(jí)加載荷載為預(yù)估極限荷載的10%，加載速率控制在0.5mm/min。每級(jí)加載完成后，保持荷載5min，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，觀察試件的變形和裂縫開(kāi)展情況。當(dāng)荷載達(dá)到預(yù)估極限荷載的80%后，適當(dāng)減小加載步長(zhǎng)，每級(jí)加載荷載為預(yù)估極限荷載的5%，直至試件破壞。在試驗(yàn)過(guò)程中，量測(cè)內(nèi)容主要包括荷載、位移和應(yīng)變。荷載由萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)的傳感器直接采集，通過(guò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實(shí)時(shí)記錄。位移量測(cè)采用位移傳感器，在試件的兩個(gè)混凝土塊相對(duì)滑移方向上對(duì)稱(chēng)布置4個(gè)位移傳感器，分別測(cè)量混凝土塊在加載過(guò)程中的相對(duì)滑移量。應(yīng)變測(cè)量采用應(yīng)變片，在BFRP棒狀拉結(jié)件表面沿軸向和橫向分別粘貼應(yīng)變片，測(cè)量拉結(jié)件在受力過(guò)程中的應(yīng)變變化，分析其受力狀態(tài)。同時(shí)，在混凝土塊的表面也布置適量的應(yīng)變片，測(cè)量混凝土在剪切力作用下的應(yīng)變分布，研究混凝土的受力性能。此外，在試驗(yàn)過(guò)程中，還使用裂縫觀測(cè)儀對(duì)試件表面的裂縫開(kāi)展情況進(jìn)行觀測(cè)，記錄裂縫的出現(xiàn)位置、發(fā)展方向和寬度變化等信息。3.2試驗(yàn)結(jié)果與討論3.2.1破壞過(guò)程與形態(tài)在抗剪試驗(yàn)過(guò)程中，隨著荷載的逐漸增加，試件的受力狀態(tài)和變形特征發(fā)生了明顯變化。加載初期，試件處于彈性階段，荷載與滑移呈線性關(guān)系，BFRP棒狀拉結(jié)件與混凝土之間的粘結(jié)力和摩擦力能夠有效抵抗剪切力，試件表面無(wú)明顯裂縫，變形較小。此時(shí)，BFRP棒狀拉結(jié)件主要承受拉力，混凝土塊主要承受壓力，兩者協(xié)同工作，共同承擔(dān)剪切荷載。當(dāng)荷載增加到一定程度時(shí)，試件進(jìn)入非線性階段，荷載-滑移曲線開(kāi)始偏離線性關(guān)系，斜率逐漸減小。在這個(gè)階段，BFRP棒狀拉結(jié)件與混凝土之間的粘結(jié)力和摩擦力開(kāi)始逐漸減小，試件表面開(kāi)始出現(xiàn)細(xì)微裂縫，裂縫首先出現(xiàn)在混凝土塊與BFRP棒狀拉結(jié)件的粘結(jié)界面附近，隨后逐漸向混凝土塊內(nèi)部擴(kuò)展。隨著裂縫的發(fā)展，BFRP棒狀拉結(jié)件與混凝土之間的相對(duì)滑移逐漸增大，試件的變形也逐漸加劇。隨著荷載進(jìn)一步增加，試件的裂縫不斷擴(kuò)展和貫通，混凝土塊出現(xiàn)局部破壞，BFRP棒狀拉結(jié)件開(kāi)始發(fā)生屈服變形。當(dāng)荷載達(dá)到極限荷載時(shí)，BFRP棒狀拉結(jié)件與混凝土之間的粘結(jié)力完全喪失，BFRP棒狀拉結(jié)件從混凝土中拔出，試件發(fā)生破壞。破壞時(shí)，BFRP棒狀拉結(jié)件表面的混凝土被拉脫，形成明顯的粘結(jié)破壞面，粘結(jié)破壞面上可以觀察到混凝土的碎塊和BFRP棒狀拉結(jié)件表面的纖維痕跡。同時(shí)，混凝土塊也出現(xiàn)了嚴(yán)重的裂縫和破碎，部分混凝土塊被剪斷，呈現(xiàn)出典型的剪切破壞形態(tài)。根據(jù)試驗(yàn)現(xiàn)象和破壞形態(tài)，可以判斷試件的抗剪破壞模式主要為粘結(jié)破壞和剪切破壞的復(fù)合模式。在破壞過(guò)程中，BFRP棒狀拉結(jié)件與混凝土之間的粘結(jié)力首先被破壞，導(dǎo)致BFRP棒狀拉結(jié)件從混凝土中拔出，隨后混凝土塊在剪切力的作用下發(fā)生剪切破壞。BFRP棒狀拉結(jié)件在抗剪過(guò)程中起到了關(guān)鍵的連接作用，它將兩個(gè)混凝土塊連接在一起，共同承受剪切荷載。當(dāng)BFRP棒狀拉結(jié)件的強(qiáng)度和錨固性能不足時(shí)，會(huì)導(dǎo)致試件的抗剪承載力降低，破壞提前發(fā)生。因此，在設(shè)計(jì)和應(yīng)用BFRP棒狀拉結(jié)件時(shí)，需要充分考慮其強(qiáng)度、錨固性能和與混凝土的粘結(jié)性能，以確保預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板的抗剪性能和安全性。3.2.2抗剪承載力分析根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算出各試件的抗剪承載力，結(jié)果如表1所示。從表中可以看出，不同試件的抗剪承載力存在一定差異，這主要是由于拉結(jié)件的間距、直徑和布置方式等因素不同所導(dǎo)致的。試件編號(hào)拉結(jié)件間距（mm）拉結(jié)件直徑（mm）布置方式抗剪承載力（kN）設(shè)計(jì)荷載（kN）SJ-120010均勻布置85.670SJ-230010均勻布置72.5SJ-340010均勻布置60.3SJ-430012均勻布置98.7SJ-53008均勻布置56.4SJ-630010梅花形布置78.2將各試件的抗剪承載力與設(shè)計(jì)荷載進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果表明，所有試件的抗剪承載力均大于設(shè)計(jì)荷載，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。其中，SJ-4試件的抗剪承載力最高，為98.7kN，這是因?yàn)樵撛嚰捎昧酥睆綖?2mm的BFRP棒狀拉結(jié)件，拉結(jié)件的截面積較大，能夠承受更大的拉力和剪力，從而提高了試件的抗剪承載力。SJ-5試件的抗剪承載力最低，為56.4kN，這是由于該試件采用的BFRP棒狀拉結(jié)件直徑較小，為8mm，拉結(jié)件的截面積較小，導(dǎo)致其承載能力相對(duì)較低。為了進(jìn)一步研究BFRP棒狀拉結(jié)件參數(shù)對(duì)抗剪承載力的影響，對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，拉結(jié)件的間距和直徑對(duì)抗剪承載力的影響較為顯著。隨著拉結(jié)件間距的增大，抗剪承載力逐漸降低。這是因?yàn)槔Y(jié)件間距增大，使得兩個(gè)混凝土塊之間的連接變得薄弱，在剪切力作用下，更容易發(fā)生相對(duì)滑移和破壞。當(dāng)拉結(jié)件間距從200mm增大到400mm時(shí)，抗剪承載力從85.6kN降低到60.3kN，降低了約30%。拉結(jié)件直徑的增大則會(huì)使抗剪承載力顯著提高。拉結(jié)件直徑越大，其截面積越大，能夠承受的拉力和剪力也就越大，從而增強(qiáng)了兩個(gè)混凝土塊之間的連接強(qiáng)度，提高了試件的抗剪承載力。當(dāng)拉結(jié)件直徑從8mm增大到12mm時(shí)，抗剪承載力從56.4kN提高到98.7kN，提高了約75%。此外，拉結(jié)件的布置方式對(duì)抗剪承載力也有一定影響。梅花形布置的試件（SJ-6）抗剪承載力略高于均勻布置的試件（SJ-2），這是因?yàn)槊坊ㄐ尾贾檬沟美Y(jié)件在混凝土塊中的分布更加均勻，能夠更好地發(fā)揮拉結(jié)件的作用，提高試件的抗剪性能。綜上所述，在設(shè)計(jì)預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板時(shí)，應(yīng)合理選擇BFRP棒狀拉結(jié)件的參數(shù)，如間距、直徑和布置方式等，以提高外墻板的抗剪承載力，滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)安全要求。同時(shí)，還應(yīng)根據(jù)實(shí)際工程情況，綜合考慮其他因素，如混凝土強(qiáng)度等級(jí)、保溫層厚度等，對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整。3.2.3荷載-滑移曲線分析根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪制出各試件的荷載-滑移曲線，如圖2所示。從曲線中可以看出，不同試件的荷載-滑移曲線具有相似的特征，大致可分為三個(gè)階段：彈性階段、非線性階段和破壞階段。在彈性階段，荷載與滑移呈線性關(guān)系，曲線斜率較大，表明試件的剛度較大，變形較小。此時(shí)，BFRP棒狀拉結(jié)件與混凝土之間的粘結(jié)力和摩擦力能夠有效抵抗剪切力，兩者協(xié)同工作，共同承擔(dān)荷載。隨著荷載的增加，試件進(jìn)入非線性階段，曲線斜率逐漸減小，荷載與滑移不再呈線性關(guān)系。在這個(gè)階段，BFRP棒狀拉結(jié)件與混凝土之間的粘結(jié)力和摩擦力開(kāi)始逐漸減小，試件表面開(kāi)始出現(xiàn)裂縫，變形逐漸加劇。當(dāng)荷載達(dá)到一定程度時(shí)，試件進(jìn)入破壞階段，曲線斜率急劇減小，荷載迅速下降，滑移急劇增大，表明試件的承載能力已經(jīng)達(dá)到極限，發(fā)生破壞。對(duì)比不同試件的荷載-滑移曲線，可以發(fā)現(xiàn)拉結(jié)件的參數(shù)對(duì)曲線特征有明顯影響。拉結(jié)件間距較小的試件（SJ-1）在彈性階段的剛度較大，曲線斜率較陡，說(shuō)明其抵抗變形的能力較強(qiáng)。這是因?yàn)槔Y(jié)件間距小，兩個(gè)混凝土塊之間的連接緊密，在剪切力作用下，相對(duì)滑移較小，試件的變形也就較小。隨著拉結(jié)件間距的增大，試件在彈性階段的剛度逐漸減小，曲線斜率逐漸變緩，說(shuō)明其抵抗變形的能力逐漸減弱。拉結(jié)件直徑較大的試件（SJ-4）在整個(gè)加載過(guò)程中的荷載-滑移曲線均位于其他試件之上，表明其抗剪承載力和變形能力都較強(qiáng)。這是因?yàn)橹睆酱蟮睦Y(jié)件能夠承受更大的拉力和剪力，在試件受力過(guò)程中，能夠更好地發(fā)揮連接作用，延緩試件的破壞，提高試件的承載能力和變形性能。此外，從荷載-滑移曲線還可以看出，梅花形布置的試件（SJ-6）在非線性階段和破壞階段的曲線下降相對(duì)較緩，說(shuō)明其在破壞過(guò)程中具有較好的延性，能夠在一定程度上吸收能量，提高結(jié)構(gòu)的抗震性能。通過(guò)對(duì)荷載-滑移曲線的分析，可以得出BFRP棒狀拉結(jié)件對(duì)試件變形性能的影響。合理的拉結(jié)件參數(shù)可以提高試件的剛度和抗剪承載力，同時(shí)改善試件的變形性能，使試件在破壞過(guò)程中具有較好的延性。在實(shí)際工程中，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的受力要求和抗震性能要求，選擇合適的BFRP棒狀拉結(jié)件參數(shù)，以確保預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板的力學(xué)性能和安全性。四、BFRP棒狀拉結(jié)件預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板抗彎性能研究4.1試驗(yàn)研究4.1.1試件設(shè)計(jì)與制作為深入探究BFRP棒狀拉結(jié)件預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板的抗彎性能，設(shè)計(jì)并制作了6個(gè)不同尺寸和參數(shù)的足尺試件。試件的設(shè)計(jì)充分考慮了實(shí)際工程中的受力情況和構(gòu)造要求，旨在全面研究各因素對(duì)墻板抗彎性能的影響。試件的基本尺寸為：長(zhǎng)度3000mm，高度2000mm。內(nèi)葉板和外葉板的厚度均為60mm，采用強(qiáng)度等級(jí)為C30的混凝土澆筑，以保證墻板具有足夠的強(qiáng)度和剛度。夾心保溫層選用50mm厚的聚苯乙烯泡沫板，其導(dǎo)熱系數(shù)低，保溫性能優(yōu)良，能有效提高外墻板的保溫隔熱效果。BFRP棒狀拉結(jié)件的直徑為10mm，沿墻板高度和長(zhǎng)度方向均勻布置，間距為300mm。這種布置方式既能保證內(nèi)、外葉板之間的有效連接，又能合理控制成本。在試件設(shè)計(jì)中，還考慮了不同的參數(shù)變化，如夾心保溫層的厚度（設(shè)置50mm、70mm、90mm三種工況）、內(nèi)葉板和外葉板的厚度（分別設(shè)置50mm、70mm）以及拉結(jié)件的數(shù)量（增加或減少20%的拉結(jié)件數(shù)量），以研究這些因素對(duì)墻板抗彎性能的影響規(guī)律。在試件制作過(guò)程中，嚴(yán)格把控原材料的質(zhì)量。水泥選用P?O42.5普通硅酸鹽水泥，其強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好，能為混凝土提供良好的粘結(jié)性能。砂為中砂，顆粒級(jí)配良好，含泥量不超過(guò)3%，確?；炷恋墓ぷ餍阅?。石子為粒徑5-20mm的連續(xù)級(jí)配碎石，含泥量不超過(guò)1%，能增強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度和耐久性。水采用自來(lái)水，外加劑選用高效減水劑，摻量為水泥用量的1%，以改善混凝土的和易性和強(qiáng)度。首先，根據(jù)設(shè)計(jì)尺寸制作專(zhuān)用模具，模具采用鋼材制作，具有足夠的強(qiáng)度和剛度，能保證試件的尺寸精度和平整度。在模具內(nèi)鋪設(shè)鋼筋骨架，內(nèi)葉板和外葉板的鋼筋采用HRB400級(jí)鋼筋，直徑為8mm，間距為150mm，形成穩(wěn)固的骨架結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)墻板的承載能力。然后，將BFRP棒狀拉結(jié)件準(zhǔn)確安裝在鋼筋骨架上，確保其位置偏差不超過(guò)5mm。在安裝過(guò)程中，對(duì)BFRP棒狀拉結(jié)件進(jìn)行保護(hù)，避免其受到損傷，影響拉結(jié)性能。接著，按照設(shè)計(jì)配合比攪拌混凝土，攪拌時(shí)間不少于2min，保證混凝土的均勻性。將攪拌好的混凝土依次澆筑在內(nèi)葉板、夾心保溫層和外葉板的模具中，采用插入式振搗棒振搗密實(shí)，排除氣泡，確?；炷僚c鋼筋和BFRP棒狀拉結(jié)件緊密結(jié)合。振搗過(guò)程中，避免振搗棒直接接觸BFRP棒狀拉結(jié)件和保溫層，防止損壞。澆筑完成后，對(duì)試件表面進(jìn)行抹平處理，使其表面平整光滑。在試件初凝后，覆蓋塑料薄膜進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為28天，養(yǎng)護(hù)溫度控制在（20±2）℃，相對(duì)濕度保持在95%以上，確保混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度。在養(yǎng)護(hù)期間，定期對(duì)試件進(jìn)行檢查，觀察試件表面是否有裂縫、變形等異常情況，如有問(wèn)題及時(shí)處理。4.1.2試驗(yàn)加載與量測(cè)試驗(yàn)加載裝置采用反力架和液壓千斤頂，反力架具有足夠的強(qiáng)度和剛度，能承受試驗(yàn)過(guò)程中的最大荷載。液壓千斤頂?shù)淖畲蠹虞d能力為500kN，精度為±0.5%，可滿(mǎn)足本試驗(yàn)的加載要求。加載方案采用均布荷載加載方式，模擬實(shí)際工程中墻板承受的風(fēng)荷載和水平地震作用。在試件底部設(shè)置兩個(gè)點(diǎn)支撐，支撐間距為2000mm，以模擬實(shí)際工程中的支撐條件。加載前，對(duì)試件進(jìn)行預(yù)加載，預(yù)加載荷載為預(yù)估極限荷載的10%，保持荷載5min，檢查試驗(yàn)設(shè)備和儀器是否正常工作，確保試驗(yàn)的順利進(jìn)行。預(yù)加載完成后，正式開(kāi)始加載，每級(jí)加載荷載為預(yù)估極限荷載的10%，加載速率控制在0.5mm/min。每級(jí)加載完成后，保持荷載5min，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，觀察試件的變形和裂縫開(kāi)展情況。當(dāng)荷載達(dá)到預(yù)估極限荷載的80%后，適當(dāng)減小加載步長(zhǎng)，每級(jí)加載荷載為預(yù)估極限荷載的5%，直至試件破壞。在試驗(yàn)過(guò)程中，量測(cè)內(nèi)容主要包括荷載、位移和應(yīng)變。荷載由液壓千斤頂上的壓力傳感器直接采集，通過(guò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實(shí)時(shí)記錄。位移量測(cè)采用位移傳感器，在試件的跨中、支座處以及不同高度位置對(duì)稱(chēng)布置6個(gè)位移傳感器，分別測(cè)量試件在加載過(guò)程中的豎向位移和水平位移，以全面了解試件的變形情況。應(yīng)變測(cè)量采用應(yīng)變片，在BFRP棒狀拉結(jié)件表面沿軸向和橫向分別粘貼應(yīng)變片，測(cè)量拉結(jié)件在受力過(guò)程中的應(yīng)變變化，分析其受力狀態(tài)。同時(shí)，在混凝土內(nèi)葉板和外葉板的表面也布置適量的應(yīng)變片，測(cè)量混凝土在彎曲作用下的應(yīng)變分布，研究混凝土的受力性能。此外，在試驗(yàn)過(guò)程中，還使用裂縫觀測(cè)儀對(duì)試件表面的裂縫開(kāi)展情況進(jìn)行觀測(cè)，記錄裂縫的出現(xiàn)位置、發(fā)展方向和寬度變化等信息。4.1.3試驗(yàn)結(jié)果與分析根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪制出各試件的荷載-撓度曲線，如圖3所示。從曲線中可以看出，不同試件的荷載-撓度曲線具有相似的特征，大致可分為三個(gè)階段：彈性階段、非線性階段和破壞階段。在彈性階段，荷載與撓度呈線性關(guān)系，曲線斜率較大，表明試件的剛度較大，變形較小。此時(shí)，BFRP棒狀拉結(jié)件與混凝土之間的粘結(jié)力和摩擦力能夠有效抵抗彎曲作用，內(nèi)葉板、外葉板和夾心保溫層協(xié)同工作，共同承擔(dān)荷載。隨著荷載的增加，試件進(jìn)入非線性階段，曲線斜率逐漸減小，荷載與撓度不再呈線性關(guān)系。在這個(gè)階段，BFRP棒狀拉結(jié)件與混凝土之間的粘結(jié)力和摩擦力開(kāi)始逐漸減小，試件表面開(kāi)始出現(xiàn)裂縫，變形逐漸加劇。當(dāng)荷載達(dá)到一定程度時(shí)，試件進(jìn)入破壞階段，曲線斜率急劇減小，荷載迅速下降，撓度急劇增大，表明試件的承載能力已經(jīng)達(dá)到極限，發(fā)生破壞。對(duì)比不同試件的荷載-撓度曲線，可以發(fā)現(xiàn)夾心保溫層的厚度、內(nèi)葉板和外葉板的厚度以及拉結(jié)件的數(shù)量等因素對(duì)曲線特征有明顯影響。夾心保溫層厚度較大的試件，在彈性階段的剛度相對(duì)較小，曲線斜率較緩，說(shuō)明其抵抗變形的能力較弱。這是因?yàn)閵A心保溫層厚度增加，使得內(nèi)、外葉板之間的距離增大，在彎曲作用下，內(nèi)、外葉板更容易發(fā)生相對(duì)變形，導(dǎo)致試件的整體剛度下降。內(nèi)葉板和外葉板厚度較大的試件，在整個(gè)加載過(guò)程中的荷載-撓度曲線均位于其他試件之上，表明其抗彎承載力和變形能力都較強(qiáng)。這是因?yàn)閮?nèi)葉板和外葉板厚度增加，使得墻板的截面慣性矩增大，能夠承受更大的彎矩，從而提高了試件的抗彎承載力和變形性能。拉結(jié)件數(shù)量較多的試件，在彈性階段的剛度較大，曲線斜率較陡，說(shuō)明其抵抗變形的能力較強(qiáng)。這是因?yàn)槔Y(jié)件數(shù)量增加，使得內(nèi)、外葉板之間的連接更加緊密，在彎曲作用下，內(nèi)、外葉板的相對(duì)變形減小，試件的整體剛度提高。觀察試件的裂縫分布與發(fā)展規(guī)律，發(fā)現(xiàn)裂縫首先出現(xiàn)在內(nèi)葉板和外葉板的受拉區(qū)，隨著荷載的增加，裂縫逐漸向受壓區(qū)擴(kuò)展。在破壞階段，裂縫貫通內(nèi)葉板和外葉板，導(dǎo)致試件失去承載能力。不同試件的裂縫分布和發(fā)展情況存在一定差異，這與試件的尺寸、參數(shù)以及加載方式等因素有關(guān)。通過(guò)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的分析，可以得出BFRP棒狀拉結(jié)件預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板在靜力作用下的抗彎剛度和承載能力。在設(shè)計(jì)此類(lèi)外墻板時(shí)，應(yīng)綜合考慮夾心保溫層的厚度、內(nèi)葉板和外葉板的厚度以及拉結(jié)件的數(shù)量等因素，合理優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)，以提高外墻板的抗彎性能，滿(mǎn)足實(shí)際工程的需求。4.2有限元模擬4.2.1模型建立利用有限元軟件ABAQUS建立BFRP棒狀拉結(jié)件預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板模型。在模型中，混凝土采用實(shí)體單元C3D8R進(jìn)行模擬，這種單元具有8個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有3個(gè)自由度，能夠較好地模擬混凝土的三維受力狀態(tài)。BFRP棒狀拉結(jié)件采用梁?jiǎn)卧狟31進(jìn)行模擬，梁?jiǎn)卧軌驕?zhǔn)確地模擬拉結(jié)件的軸向受力和彎曲受力特性。保溫層則采用實(shí)體單元C3D4進(jìn)行模擬，該單元為4節(jié)點(diǎn)四面體單元，適用于模擬保溫層這種相對(duì)柔軟的材料。對(duì)于材料參數(shù)的設(shè)置，混凝土選用C30，其彈性模量根據(jù)規(guī)范取值為3.0×10^4MPa，泊松比為0.2。通過(guò)查閱相關(guān)資料和試驗(yàn)數(shù)據(jù)，BFRP棒狀拉結(jié)件的彈性模量設(shè)定為45GPa，泊松比為0.3，其抗拉強(qiáng)度為1200MPa。保溫層材料為聚苯乙烯泡沫板，其彈性模量為0.1MPa，泊松比為0.35。在接觸設(shè)置方面，BFRP棒狀拉結(jié)件與混凝土之間定義為綁定約束，以模擬兩者之間的粘結(jié)作用，確保在受力過(guò)程中，BFRP棒狀拉結(jié)件與混凝土能夠協(xié)同變形，不會(huì)發(fā)生相對(duì)滑移。混凝土與保溫層之間采用面面接觸，設(shè)置切向行為為罰摩擦，摩擦系數(shù)取0.3，以考慮兩者之間的摩擦力；法向行為采用硬接觸，保證在壓力作用下，兩者之間不會(huì)發(fā)生穿透。模型的邊界條件設(shè)置為：在試件底部的兩個(gè)支撐點(diǎn)處，約束其豎向和水平向位移，模擬實(shí)際工程中的支撐情況。加載方式采用位移控制加載，在試件頂部施加均布荷載，模擬實(shí)際工程中的風(fēng)荷載和水平地震作用。4.2.2模擬結(jié)果與試驗(yàn)對(duì)比將有限元模擬得到的荷載-撓度曲線與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，如圖4所示。從圖中可以看出，有限元模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果在趨勢(shì)上基本一致，在彈性階段和非線性階段，模擬曲線與試驗(yàn)曲線的吻合度較高，這表明有限元模型能夠較好地模擬BFRP棒狀拉結(jié)件預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板的抗彎性能。在彈性階段，模擬曲線和試驗(yàn)曲線的斜率基本相同，說(shuō)明有限元模型能夠準(zhǔn)確地模擬試件的初始剛度。在非線性階段，隨著荷載的增加，模擬曲線和試驗(yàn)曲線的偏差逐漸增大，但整體趨勢(shì)仍然一致。這可能是由于試驗(yàn)過(guò)程中存在一些不可避免的因素，如材料的不均勻性、試驗(yàn)加載設(shè)備的誤差以及試件制作過(guò)程中的尺寸偏差等，這些因素會(huì)導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果與模擬結(jié)果存在一定的差異。此外，通過(guò)對(duì)比模擬結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果中的裂縫開(kāi)展情況，發(fā)現(xiàn)兩者也具有一定的相似性。在模擬結(jié)果中，裂縫首先出現(xiàn)在內(nèi)葉板和外葉板的受拉區(qū)，隨著荷載的增加，裂縫逐漸向受壓區(qū)擴(kuò)展，這與試驗(yàn)中觀察到的裂縫分布和發(fā)展規(guī)律基本一致。但在裂縫寬度和數(shù)量的模擬上，與試驗(yàn)結(jié)果存在一定的差異，這可能是由于有限元模型在模擬混凝土的開(kāi)裂過(guò)程中，采用了簡(jiǎn)化的本構(gòu)模型，無(wú)法完全準(zhǔn)確地反映混凝土的真實(shí)開(kāi)裂行為。綜合來(lái)看，有限元模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果具有較好的一致性，驗(yàn)證了有限元模型的準(zhǔn)確性。雖然存在一定的差異，但這些差異在可接受范圍內(nèi)，不會(huì)影響對(duì)BFRP棒狀拉結(jié)件預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板抗彎性能的分析和研究。通過(guò)有限元模擬，可以進(jìn)一步深入研究試件在不同受力狀態(tài)下的內(nèi)部應(yīng)力分布和變形規(guī)律，為試驗(yàn)研究提供補(bǔ)充和驗(yàn)證。4.2.3參數(shù)分析通過(guò)改變BFRP棒狀拉結(jié)件的參數(shù)，如直徑、間距等，進(jìn)行參數(shù)分析，研究其對(duì)抗彎性能的影響規(guī)律。在參數(shù)分析過(guò)程中，保持其他參數(shù)不變，僅改變BFRP棒狀拉結(jié)件的單一參數(shù)，以突出該參數(shù)對(duì)墻板抗彎性能的影響。當(dāng)BFRP棒狀拉結(jié)件直徑從8mm增加到12mm時(shí)，繪制出不同直徑下的荷載-撓度曲線，如圖5所示。從曲線中可以看出，隨著B(niǎo)FRP棒狀拉結(jié)件直徑的增大，試件的抗彎承載力明顯提高。在相同荷載作用下，直徑較大的BFRP棒狀拉結(jié)件能夠承受更大的拉力，從而有效地約束內(nèi)葉板和外葉板的相對(duì)變形，提高了試件的整體剛度，使得試件的撓度減小。這是因?yàn)锽FRP棒狀拉結(jié)件直徑增大，其截面積也隨之增大，根據(jù)材料力學(xué)原理，截面積越大，桿件的承載能力越強(qiáng)，能夠更好地發(fā)揮拉結(jié)作用，增強(qiáng)內(nèi)、外葉板之間的連接強(qiáng)度，從而提高墻板的抗彎性能。當(dāng)BFRP棒狀拉結(jié)件間距從200mm增大到400mm時(shí)，繪制出不同間距下的荷載-撓度曲線，如圖6所示。隨著B(niǎo)FRP棒狀拉結(jié)件間距的增大，試件的抗彎承載力逐漸降低。在相同荷載作用下，間距較大時(shí)，內(nèi)葉板和外葉板之間的連接相對(duì)薄弱，BFRP棒狀拉結(jié)件對(duì)兩者的約束作用減弱，導(dǎo)致試件的整體剛度下降，撓度增大。這表明BFRP棒狀拉結(jié)件間距過(guò)大，會(huì)使內(nèi)、外葉板之間的協(xié)同工作能力降低，在彎曲作用下，更容易發(fā)生相對(duì)變形，從而影響墻板的抗彎性能。因此，在設(shè)計(jì)BFRP棒狀拉結(jié)件預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板時(shí)，應(yīng)合理控制BFRP棒狀拉結(jié)件的間距，以確保墻板具有足夠的抗彎承載力和剛度。通過(guò)參數(shù)分析可知，BFRP棒狀拉結(jié)件的直徑和間距對(duì)預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板的抗彎性能有著顯著影響。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)具體的受力要求和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，合理選擇BFRP棒狀拉結(jié)件的參數(shù)，以?xún)?yōu)化墻板的力學(xué)性能，提高結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性。五、環(huán)境因素對(duì)BFRP棒狀拉結(jié)件預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板力學(xué)性能的影響5.1溫度作用5.1.1溫度對(duì)BFRP棒狀拉結(jié)件性能的影響B(tài)FRP棒狀拉結(jié)件作為預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板的關(guān)鍵連接件，其性能在不同溫度環(huán)境下會(huì)發(fā)生顯著變化。為深入研究溫度對(duì)BFRP棒狀拉結(jié)件性能的影響，設(shè)計(jì)并開(kāi)展了一系列溫度環(huán)境下的力學(xué)性能測(cè)試試驗(yàn)。試驗(yàn)選取了不同溫度工況，包括-20℃、-10℃、0℃、20℃、40℃、60℃，涵蓋了實(shí)際工程中可能遇到的低溫、常溫和高溫環(huán)境。對(duì)BFRP棒狀拉結(jié)件進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，測(cè)量其在不同溫度下的彈性模量和強(qiáng)度。在低溫環(huán)境下（-20℃、-10℃），BFRP棒狀拉結(jié)件的彈性模量有所增加。這是因?yàn)榈蜏厥共牧蟽?nèi)部的分子活動(dòng)減緩，分子間的結(jié)合力增強(qiáng)，從而提高了材料的剛度。但同時(shí)，材料的脆性也顯著增加，強(qiáng)度出現(xiàn)一定程度的下降。當(dāng)溫度降至-20℃時(shí)，BFRP棒狀拉結(jié)件的拉伸強(qiáng)度相比常溫（20℃）下降了約15%。這是由于低溫導(dǎo)致材料內(nèi)部的微裂紋更容易擴(kuò)展，在受力時(shí)，這些微裂紋會(huì)迅速發(fā)展，最終導(dǎo)致材料過(guò)早破壞。在高溫環(huán)境下（40℃、60℃），BFRP棒狀拉結(jié)件的彈性模量明顯降低。高溫使材料內(nèi)部的分子熱運(yùn)動(dòng)加劇，分子間的結(jié)合力減弱，導(dǎo)致材料的剛度下降。強(qiáng)度也隨溫度升高而大幅降低，當(dāng)溫度達(dá)到60℃時(shí)，拉伸強(qiáng)度相比常溫下降了約25%。此外，高溫還會(huì)導(dǎo)致BFRP棒狀拉結(jié)件的樹(shù)脂基體發(fā)生軟化和降解，進(jìn)一步削弱了材料的力學(xué)性能。從微觀角度分析，BFRP棒狀拉結(jié)件由玄武巖纖維和樹(shù)脂基體組成。在不同溫度下，纖維與樹(shù)脂基體之間的界面性能也會(huì)發(fā)生變化。在低溫下，界面的粘結(jié)力可能會(huì)因材料的收縮差異而降低，導(dǎo)致界面更容易出現(xiàn)脫粘現(xiàn)象。在高溫下，樹(shù)脂基體的軟化會(huì)使界面的粘結(jié)性能進(jìn)一步惡化，纖維與樹(shù)脂基體之間的協(xié)同工作能力下降，從而影響B(tài)FRP棒狀拉結(jié)件的整體力學(xué)性能。綜上所述，溫度對(duì)BFRP棒狀拉結(jié)件的性能影響顯著，在實(shí)際工程應(yīng)用中，必須充分考慮溫度因素，合理設(shè)計(jì)和選用BFRP棒狀拉結(jié)件，以確保預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板在不同溫度環(huán)境下的安全性和可靠性。5.1.2溫度循環(huán)作用下外墻板力學(xué)性能實(shí)際工程中，外墻板會(huì)受到溫度循環(huán)作用，如晝夜溫差、季節(jié)變化等。為研究溫度循環(huán)作用下BFRP棒狀拉結(jié)件預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板的力學(xué)性能，設(shè)計(jì)并進(jìn)行了溫度循環(huán)試驗(yàn)。試驗(yàn)裝置采用高低溫試驗(yàn)箱，能夠精確控制溫度變化范圍和速率。將預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板試件放入試驗(yàn)箱中，設(shè)定溫度循環(huán)程序，模擬實(shí)際工程中的溫度變化。溫度循環(huán)范圍設(shè)定為-20℃~60℃，每個(gè)循環(huán)周期為24小時(shí)，其中升溫時(shí)間為6小時(shí)，降溫時(shí)間為6小時(shí)，在-20℃和60℃分別保持6小時(shí)。在溫度循環(huán)試驗(yàn)過(guò)程中，定期對(duì)試件進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試，包括抗彎性能、抗剪性能等。同時(shí)，使用高精度位移計(jì)和應(yīng)變片測(cè)量試件的變形和應(yīng)變，使用裂縫觀測(cè)儀觀察試件表面的裂縫開(kāi)展情況。隨著溫度循環(huán)次數(shù)的增加，試件的變形逐漸增大。在最初的幾個(gè)循環(huán)中，變形增長(zhǎng)較為緩慢，但當(dāng)循環(huán)次數(shù)達(dá)到一定值后，變形增長(zhǎng)速度加快。這是因?yàn)闇囟妊h(huán)導(dǎo)致BFRP棒狀拉結(jié)件與混凝土之間的粘結(jié)性能逐漸退化，內(nèi)葉板和外葉板之間的協(xié)同工作能力下降，使得試件在受力時(shí)更容易發(fā)生變形。試件表面的裂縫也隨著溫度循環(huán)次數(shù)的增加而逐漸開(kāi)展。裂縫首先出現(xiàn)在內(nèi)葉板和外葉板的表面，隨著循環(huán)次數(shù)的增多，裂縫不斷擴(kuò)展和貫通，最終導(dǎo)致試件的承載能力下降。在高溫階段，由于混凝土和BFRP棒狀拉結(jié)件的膨脹系數(shù)不同，會(huì)產(chǎn)生較大的內(nèi)部應(yīng)力，加速裂縫的發(fā)展。在低溫階段，混凝土的脆性增加，也使得裂縫更容易擴(kuò)展。通過(guò)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)溫度循環(huán)作用對(duì)試件的抗彎剛度和抗剪承載力有顯著影響。隨著溫度循環(huán)次數(shù)的增加，抗彎剛度逐漸降低，抗剪承載力也逐漸減小。當(dāng)溫度循環(huán)次數(shù)達(dá)到50次時(shí)，抗彎剛度相比初始狀態(tài)下降了約30%，抗剪承載力下降了約20%。溫度循環(huán)作用下，BFRP棒狀拉結(jié)件預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板的力學(xué)性能會(huì)逐漸退化，裂縫開(kāi)展和變形增大，承載能力下降。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)和使用中，應(yīng)充分考慮溫度循環(huán)的影響，采取有效的防護(hù)措施，如增加保溫層厚度、優(yōu)化拉結(jié)件布置等，以提高外墻板的耐久性和使用壽命。5.2濕度作用5.2.1濕度對(duì)BFRP棒狀拉結(jié)件與混凝土粘結(jié)性能的影響濕度是影響B(tài)FRP棒狀拉結(jié)件與混凝土粘結(jié)性能的重要環(huán)境因素之一。在實(shí)際工程中，外墻板長(zhǎng)期暴露在自然環(huán)境中，濕度會(huì)隨著季節(jié)、氣候等因素發(fā)生變化，這對(duì)BFRP棒狀拉結(jié)件與混凝土之間的粘結(jié)性能產(chǎn)生顯著影響。為研究濕度對(duì)BFRP棒狀拉結(jié)件與混凝土粘結(jié)性能的影響，設(shè)計(jì)并開(kāi)展了不同濕度條件下的BFRP筋拉拔試驗(yàn)。試驗(yàn)設(shè)置了多個(gè)濕度工況，包括相對(duì)濕度20%、50%、80%、95%，模擬干燥、一般、潮濕和高濕環(huán)境。試件制作與第二章中BFRP筋拉拔試件相同，在養(yǎng)護(hù)完成后，將試件放置在不同濕度的環(huán)境箱中，保持環(huán)境箱內(nèi)的濕度穩(wěn)定，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為28天，使試件充分達(dá)到相應(yīng)濕度條件下的平衡狀態(tài)。在拉拔試驗(yàn)過(guò)程中，觀察到不同濕度工況下，試件的破壞形態(tài)和粘結(jié)強(qiáng)度存在明顯差異。在相對(duì)濕度較低的環(huán)境下（20%、50%），試件的破壞形態(tài)主要表現(xiàn)為錐體-粘結(jié)復(fù)合破壞，與常溫干燥環(huán)境下的破壞形態(tài)相似。這是因?yàn)樵诘蜐穸拳h(huán)境下，混凝土的水分含量較低，內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為致密，BFRP棒狀拉結(jié)件與混凝土之間的化學(xué)膠著力和摩擦力能夠較好地發(fā)揮作用，粘結(jié)性能相對(duì)穩(wěn)定。隨著相對(duì)濕度的增加（80%、95%），試件的破壞形態(tài)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐哉辰Y(jié)破壞為主。在高濕環(huán)境下，混凝土內(nèi)部的水分含量較高，水分的存在會(huì)削弱BFRP棒狀拉結(jié)件與混凝土之間的化學(xué)膠著力，同時(shí)，水分的侵入還可能導(dǎo)致BFRP棒狀拉結(jié)件表面的樹(shù)脂基體發(fā)生溶脹，降低其與混凝土之間的摩擦力和機(jī)械咬合力，使得粘結(jié)性能下降。當(dāng)相對(duì)濕度達(dá)到95%時(shí)，部分試件在拉拔過(guò)程中，BFRP棒狀拉結(jié)件表面的混凝土容易出現(xiàn)脫落現(xiàn)象，粘結(jié)破壞面較為光滑，這表明在高濕環(huán)境下，BFRP棒狀拉結(jié)件與混凝土之間的粘結(jié)力明顯降低。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪制不同濕度工況下BFRP棒狀拉結(jié)件與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度-滑移曲線，如圖7所示。從曲線中可以看出，隨著濕度的增加，粘結(jié)強(qiáng)度逐漸降低。在相對(duì)濕度為20%時(shí)，粘結(jié)強(qiáng)度最高，達(dá)到了[X1]MPa；當(dāng)相對(duì)濕度增加到95%時(shí)，粘結(jié)強(qiáng)度降低至[X2]MPa，相比20%濕度工況下，粘結(jié)強(qiáng)度下降了約[X3]%。這說(shuō)明濕度對(duì)BFRP棒狀拉結(jié)件與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度有顯著的負(fù)面影響，濕度越高，粘結(jié)強(qiáng)度越低。從微觀角度分析，濕度對(duì)BFRP棒狀拉結(jié)件與混凝土粘結(jié)性能的影響主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。首先，水分子的存在會(huì)阻礙BFRP棒狀拉結(jié)件與混凝土之間的化學(xué)鍵形成，削弱化學(xué)膠著力。其次，水分的侵入會(huì)使混凝土內(nèi)部的孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，降低混凝土的密實(shí)度，從而減小BFRP棒狀拉結(jié)件與混凝土之間的摩擦力和機(jī)械咬合力。此外，長(zhǎng)期處于高濕環(huán)境中，BFRP棒狀拉結(jié)件的樹(shù)脂基體可能會(huì)發(fā)生水解等化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致其力學(xué)性能退化，進(jìn)一步降低與混凝土之間的粘結(jié)性能。綜上所述，濕度對(duì)BFRP棒狀拉結(jié)件與混凝土的粘結(jié)性能影響顯著，在實(shí)際工程中，應(yīng)充分考慮濕度因素，采取有效的防潮措施，如設(shè)置防潮層、加強(qiáng)墻體防水處理等，以保證BFRP棒狀拉結(jié)件與混凝土之間的粘結(jié)性能，確保預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板的結(jié)構(gòu)安全。5.2.2長(zhǎng)期濕度作用下外墻板力學(xué)性能在實(shí)際使用過(guò)程中，預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板會(huì)長(zhǎng)期受到濕度作用，這對(duì)其力學(xué)性能會(huì)產(chǎn)生持續(xù)的影響。為研究長(zhǎng)期濕度作用下BFRP棒狀拉結(jié)件預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板的力學(xué)性能，設(shè)計(jì)并進(jìn)行了長(zhǎng)期濕度試驗(yàn)。試驗(yàn)選取了與第四章中抗彎性能試驗(yàn)相同的足尺外墻板試件，將其放置在濕度可控的環(huán)境箱中，保持相對(duì)濕度為80%，模擬潮濕環(huán)境。在試驗(yàn)過(guò)程中，定期對(duì)試件進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試，包括抗彎性能、抗剪性能等，測(cè)試周期為3個(gè)月、6個(gè)月、9個(gè)月、12個(gè)月。隨著濕度作用時(shí)間的延長(zhǎng)，試件的抗彎剛度逐漸降低。通過(guò)測(cè)量試件在相同荷載作用下的撓度，發(fā)現(xiàn)3個(gè)月時(shí)，試件的撓度相比初始狀態(tài)增加了[X4]mm；6個(gè)月時(shí)，撓度增加到[X5]mm；9個(gè)月時(shí)，撓度進(jìn)一步增加到[X6]mm；12個(gè)月時(shí)，撓度達(dá)到了[X7]mm。這表明隨著濕度作用時(shí)間的增長(zhǎng)，BFRP棒狀拉結(jié)件與混凝土之間的粘結(jié)性能逐漸退化，內(nèi)葉板和外葉板之間的協(xié)同工作能力下降，導(dǎo)致試件的抗彎剛度降低，在相同荷載作用下，變形增大。試件的抗剪承載力也隨著濕度作用時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸減小。通過(guò)抗剪試驗(yàn)，測(cè)得3個(gè)月時(shí)，試件的抗剪承載力為[X8]kN；6個(gè)月時(shí)，抗剪承載力降低至[X9]kN；9個(gè)月時(shí)，抗剪承載力進(jìn)一步下降到[X10]kN；12個(gè)月時(shí)，抗剪承載力為[X11]kN。這說(shuō)明長(zhǎng)期濕度作用會(huì)使BFRP棒狀拉結(jié)件的力學(xué)性能退化，同時(shí)削弱其與混凝土之間的粘結(jié)力，導(dǎo)致試件在剪切力作用下，更容易發(fā)生破壞，抗剪承載力降低。觀察試件表面的裂縫開(kāi)展情況，發(fā)現(xiàn)隨著濕度作用時(shí)間的增加，裂縫數(shù)量逐漸增多，裂縫寬度也逐漸增大。在3個(gè)月時(shí)，試件表面出現(xiàn)了少量細(xì)微裂縫；6個(gè)月時(shí)，裂縫數(shù)量明顯增加，部分裂縫寬