荷载和拟海洋环境耦合作用下FRP-混凝土粘结耐久性研究

摘要

碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Plastics，简称 CFRP)是一种新型结构材料。因为其具有高强度、高弹性模量、耐腐蚀、质量轻、易于剪裁及便于施工等优点，在混凝土结构的补强加固领域中应用日益广泛。我国于二十世纪八十年代后期开展CFRP的应用研究工作，其中外部粘贴CFRP片材加固混凝土结构技术是目前应用最广泛的加固技术之一，也是研究的重点和热点。但目前的研究工作大都局限于力学性能方面。由于这种技术应用时间较短，其加固后的耐久性问题仍有待时间的验证。未雨绸缪，国外在上世纪九十年代初开始涉及耐久性的研究工作。而我国则只有有限的几个研究团队在进行一些探索工作。
　　本文研究了盐雾干湿循环和紫外线老化环境作用对CFRP与混凝土粘结性能影响，同时在盐雾干湿交替对CFRP与混凝土粘结性能影响中考虑了荷载效应影响。具体研究内容主要包括以下几个方面：
　　1)通过8组48片CFRP片材在硫酸盐劣化环境下的拉伸性能试验，研究了碳纤维布层数、盐雾干湿循环对CFRP的拉伸强度、弹性模量、延伸率等力学性能的影响。研究结果表明，纤维布层数对CFRP片材的拉伸强度和弹性模量没有关系，但延伸率随着层数的增加有所增大；盐雾干湿循环对CFRP片材起硬化作用，从而使CFRP片材的弹性模量增加，但会导致其延伸率下降。
　　2)通过8组24根梁加固试件在硫酸钠盐雾侵蚀和紫外线老化作用环境下的粘结弯剪实验，初步得到了硫酸钠盐雾侵蚀和紫外线老化作用对CFRP与混凝土粘结界面剪切性能的影响规律。研究表明，在10％浓度的硫酸钠盐雾干湿循环作用240次后，CFRP与混凝土的粘结强度下降18%。紫外线老化主要是对表面胶体产生影响，使胶体硬化，湿气的侵入，加剧了对碳纤维基体的影响，从而导致碳纤维同混凝土的粘结强度降低了15%。
　　3)通过30根CFRP加固混凝土铰接梁在盐雾干湿循环和长期荷载耦合作用下，进行了CFRP—混凝土界面粘结性能耐久性试验研究。本研究改进了混凝土梁长期加载装置及修正梁铰接方式，使其更符合研究的目的和要求。此外，研究了盐雾干湿循环及其与荷载耦合作用对CFRP—混凝土粘结界面性能的影响，探讨盐雾干湿循环次数、外荷载大小等因素对CFRP—混凝土粘结界面性能的影响。盐雾干湿循环240次加载30%的劣化环境下CFRP—混凝土的粘结强度下降了39%。

目录

荷载和拟海洋环境耦合作用下FRP-混凝土粘结耐久性研究

EXPERIMENTAL STUDY ON DURABILITY OF INTERFACEF BETWEEN FRP AND CONCRETE UNDER MARINE ENVIRONMENT AND LOADS

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题来源

1.2 FRP加固混凝土结构的特点和发展概况

1.3 FRP加固混凝土结构耐久性研究

1.4 本文课题的来源与主要研究内容

第2章 腐蚀环境下CFRP片材的力学性能试验研究

2.1 引言

2.2 试验设计与试验方法

2.3 试验结果及分析

2.4 本章小结

第3章 腐蚀环境下CFRP混凝土梁粘结性能实验研究

3.1 引言

3.2 试验设计与试验方法

3.3 硫酸盐溶液干湿循环对CFRP与混凝土粘结性能的影响

3.4 SEM、XRF分析

3.5 紫外线老化对CFRP与混凝土粘结性能的影响

3.6 FRP-混凝土粘结强度计算模型的讨论

3.7 本章小结

第4章 荷载和恶劣环境共同作用下FRP-混凝土梁粘结性能研究

4.1 概述

4.2 试件设计及制作

4.3 试验梁长期加载装置设计

4.4实验结果及分析

4.5 FRP加固结构的耐久性及安全系数

4.6 本章小结

结论

参考文献

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