在循环环境作用下，使用Leca增强材料的GFRP增强轻质骨料混凝土梁的弯曲性能与耐久性研究

《ARABIAN JOURNAL FOR SCIENCE AND ENGINEERING》：Flexural Performance and Durability of GFRP-Reinforced Lightweight Aggregate Concrete Beams Utilizing Leca Under Cyclic Environmental Exposure

GFRP增强LWAC梁在W-D循环下仅2%强度损失，F-T循环致30%强度下降，与钢筋无关。GFRP呈现延性破坏，优于钢加固的脆性破坏。ABAQUS非线性模型验证成功。GFRP/LWAC体系耐久性提升显著，尤其抗潮湿，但LWAC自身抗冻融能力薄弱

　　

摘要

本研究评估了掺入Leca骨料的玻璃纤维增强聚合物（GFRP）增强轻质骨料混凝土（LWAC）梁的弯曲性能和耐久性。通过实验和数值模拟方法研究了其在冻融（F–T）和干湿（W–D）循环作用下的性能。在ABAQUS中开发的非线性有限元模型（NLFEMs）经过实验结果验证。对GFRP增强Leca LWAC梁的结构响应进行了分析，并将其性能与对照组梁进行了比较：一组使用传统的钢增强Leca LWAC，另一组使用钢增强普通重量混凝土，两者均处于相同的试验条件下。实验结果表明，GFRP增强Leca LWAC在干湿循环作用下的韧性较高，其极限抗弯强度仅降低了约2%。相反，冻融循环作用导致Leca LWAC梁的强度显著下降，降幅约为30%，且这种下降与钢筋类型无关。失效分析显示，GFRP增强使得梁的断裂过程较为可控且具有延性，这与恶劣环境中腐蚀钢可能导致的脆性断裂模式形成对比。经过验证的NLFEM能够准确预测荷载-挠度响应和失效机制。这些结果证明了GFRP增强在Leca LWAC中用于提高耐久性的可行性，尤其是在抵抗湿气引起的劣化方面；同时揭示了Leca骨料混凝土本身对冻融损伤的敏感性。这些研究结果为在恶劣环境中设计使用GFRP和Leca LWAC的耐久且可持续的混凝土结构提供了重要数据。