CFRP约束锈蚀RC柱的锈胀裂缝发展与粘结性能研究

摘要

钢筋锈蚀是影响混凝土结构耐久性及使用寿命的一个重要因素,当钢筋发生锈蚀以后,锈蚀产物体积的膨胀使得钢筋周围混凝土受到挤压力的作用而产生裂缝,而裂缝一旦产生,就会加速钢筋的锈蚀,使得结构遭到极大的破坏;同时钢筋锈蚀使得钢筋-混凝土之间的粘结性能也受到了极大破坏,这两者都致使混凝土结构的使用寿命及耐久性受到严重的影响,因此,为了延长结构的使用寿命和耐久性对结构不得不进行加固和维修。在目前许多加固维修材料中,由于纤维增强复合材料具有轻质高强、耐腐蚀、化学性能稳定等优点,已经被广泛使用。混凝土结构经CFRP加固以后,不仅可以减缓钢筋的锈蚀和锈胀裂缝的发展,而且提高钢筋-混凝土之间的粘结性能。本文基于实际工程的需要,对CFRP加固锈蚀钢筋混凝土柱保护层锈胀裂缝的发展和钢筋-混凝土之间的粘结性能进行了研究,主要包括以下研究内容:
　　基于弹性力学和结构力学等相关知识,建立了CFRP约束锈蚀钢筋混凝土柱保护层开裂及环向应变的理论计算公式,包括锈胀力与锈蚀率、锈胀裂缝宽度与锈蚀率、环向应变与锈蚀率以及环向应变与裂缝宽度之间的关系式。
　　基于上述理论分析,设计制作84个尺寸相同的钢筋混凝土柱,考虑相对保护层厚度、锈蚀率以及CFRP包裹与否等因素,对CFRP约束锈蚀钢筋混凝土柱的锈胀裂缝进行了试验研究,通过试验探讨了不同条件下裂缝宽度与锈蚀率、环向应变与锈蚀率以及裂缝宽度与环向应变之间的关系,最后对试验值和理论计算值进行对比分析,验证了理论分析结果的合理性。
　　通过拉拔试验对CFRP约束锈蚀钢筋混凝土柱的粘结性能进行了试验研究,系统研究了相对保护层厚度、锈蚀率以及CFRP包裹与否等因素对粘结性能的影响。试验结果表明:未包裹钢筋混凝土柱(UW)的峰值粘结强度和滑移量都随着锈蚀率的增大而减小;CFRP包裹钢筋混凝土柱(W)的峰值粘结强度随着锈蚀率的增大先增大后减小,刚度随着钢筋锈蚀率的增大逐渐减小,峰值荷载时的滑移量从整体上未表现出一定的规律性,但是当锈蚀率较大时,滑移量随着锈蚀率的增大而增大。

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第1章 绪 论

1.1 课题来源

1.2 课题研究背景及目的和意义

1.3 国内外研究现状的分析

1.4 本文主要研究内容

第2章 CFRP约束RC柱锈胀裂缝的理论分析

2.1 引言

2.2 CFRP约束锈蚀RC柱计算模型推导

2.3 本章小结

第3章 CFRP约束RC柱锈胀裂缝的试验研究

3.1 引言

3.2 原材料及其力学性能

3.3 试验设计

3.4 试验结果及分析

3.5 本章小结

第4章 CFRP约束锈蚀RC柱的粘结性能研究

4.1 引言

4.2 试验概况

4.3 构件的锈蚀破坏特征

4.4 拉拔试验结果及分析

4.5 本章总结

结论

参考文献

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