硫酸盐和冻融循环共同作用下CFRP-混凝土界面粘结性能研究

摘要

近年来，碳纤维增强复合材料（Carbon Fiber Reinforced Polymer/Plastic，简称CFRP）以轻质、高强、易裁剪、耐久性好、耐腐蚀等良好的性能被广泛应用于混凝土结构的加固中。在实际的工程结构中，经CFRP加固的混凝土构件的破坏主要是由于CFRP-混凝土界面剥离破坏造成的，因此，CFRP和混凝土界面良好的粘结性能是确保加固质量的关键。
　　通常情况下，用CFRP加固的混凝土结构往往处在室外环境，有的甚至处于高温、严寒、强紫外线、强酸强碱、海水侵泡、强腐蚀离子等恶劣的环境中，CFRP和混凝土界面的粘结性能在这些恶劣环境中的耐久性会显著降低。我国西部地区的内陆盐渍土和盐湖，含有大量的硫酸盐，硫酸盐对混凝土结构产生相当严重的膨胀破坏作用。此外，这些地区位于高原内陆，干旱、严寒、昼夜温差大，硫酸盐对这些地区的CFRP-混凝界面侵蚀更加严重。目前，国内外对CFRP-混凝土界面耐久性的研究内容主要涉及界面在干湿循环、冻融循环、温度、湿度、酸碱盐溶液、水环境、碳化、紫外线等单一环境下的耐久性，并且主要集中在东南沿海环境及海水的影响，而西部寒旱地区硫酸盐对CFRP-混凝土界面的耐久性影响的研究比较缺乏。基于这种背景，本文在实验室内对硫酸盐和冻融循环双重因素作用下CFRP-混凝土界面的粘结性能进行了研究，主要研究内容如下：
　　（1）通过对CFRP片材的纵向拉伸试验，研究了CFRP片材分别经水中冻融循环，硫酸钠溶液中冻融循环作用后的抗拉强度，弹性模量，伸长率等力学性能的随冻融次数的变化规律。
　　（2）通过对CFRP和混凝土试件的正拉试验，研究了水中冻融循环，硫酸钠溶液中冻融循环对CFRP和混凝土界面的正拉粘结性能的影响，描述了界面的破坏过程，破坏类型，分析了侵蚀环境对正拉承载力、正拉粘结强度的影响及作用机理。
　　（3）通过对CFRP-混凝土试件的双剪试验，研究了界面分别经水中冻融循环，硫酸钠溶液中冻融循环作用后的破坏过程和破坏特征，分析了硫酸盐和冻融循环环境对界面的极限承载力，应力、应变分布，局部粘结滑移，粘结滑移本构关系，有效粘结长度等方面的影响以及作用机理。

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1 绪论

1 .1 引言

1 .2 FRP和混凝土界面耐久性的研究现状

1 .3 硫酸盐侵蚀混凝土的作用机理

1 .4 本课题研究的主要内容

1 .5 课题来源

2 硫酸盐和冻融循环对CFRP片材的力学性能的影响

2 .1 前言

2 .2 试验情况介绍

2 .3 室温环境下CFRP片材的纵向拉伸性能

2 .4 水中冻融循环对CFRP片材的纵向拉伸性能的影响

2 .5 硫酸钠溶液中冻融循环对CFRP纵向拉伸性能的影响

2 .6 本章小结

3 硫酸盐和冻融循环作用下CFRP-混凝土界面正拉粘结性能研究

3 .1 前言

3 .2 试验概况

3 .3 试验结果及分析

3 .4 本章小结

4 硫酸盐和冻融循环对CFRP-混凝土剪切粘结性能的影响

4 .1 前言

4 .2 试验概况

4 .3试验结果及分析

4 .4 本章小结

5 结论与展望

5 .1 结论

5 .2 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间参与科研情况