碳纤维增强塑料筋与活性粉末混凝土的粘结性能试验研究

摘要

在处于海洋等腐蚀性环境下时，钢筋混凝土结构通常会发生由于钢筋锈蚀而引起的结构损伤或破坏，碳纤维增强塑料筋(简称CFRP筋或碳纤维筋)由于其具有良好的耐腐蚀性能和物理力学性能，被作为钢筋的替代材料用于混凝土结构中。而活性粉末混凝土(简称RPC)是上个世纪90年代初法国学者Pierre等人研究成功的一种超高性能混凝土，它具有非常好的力学性能和耐久性能，这两种材料的结合使用，将有望大大提高结构的耐久性。RPC与CFRP筋结合的一个基本问题是RPC与CFRP筋的粘结性能，为此，本文对RPC与CFRP筋的粘结性能进行了试验研究，从而为这两种材料的结合使用提供参考数据。 本文主要通过直接拉拔试验，考察水胶比、钢纤维掺量、硅灰掺量以及CFRP筋的表面处理类型等材料参数对粘结性能的影响，并对粘结效果较差的CFRP筋研究了表面处理方法，以提高CFRP筋与RPC的粘结性能；通过在CFRP筋表面粘贴应变片，测定了粘结应力沿CFRP筋埋长的分布情况，并对现有的粘结滑移本构模型与试验结果的拟合效果进行了比较。试验研究得到如下结果： (1)RPC的材料组成对RPC与CFRP筋粘结强度的影响：CFRP筋与活性粉末混凝土的粘结强度随着水胶比的降低而提高，但是提高的幅度并不明显；钢纤维的掺入，可以显著提高CFRP筋与RPC的粘结强度，但是钢纤维的增强效果与掺量并不是线性增加的关系，从综合经济性及粘结强度两方面考虑，钢纤维的最佳掺量为2％；掺入硅灰有利于改善粘结性能，但其掺量有一最佳范围，在本次试验中，硅灰的最佳掺量为0.25～0.35。 (2)对两种不同表面处理的CFRP筋与RPC的粘结试验对比中发现：G1筋(国产筋，表面为树脂交叉状缠绕层)的粘结效果较差，粘结强度仅为R1筋(进口筋，表面为螺旋状缠绕肋)的35.4％，加工后的G1筋与RPC的粘结效果很好，其与RPC的粘结强度可以达到R1筋的92.5％，最大拉拔力甚至达到了R1筋的99.8％，且从经济性来看，采用G1筋再加工较为便宜。 (3)在RPC中粘结应力沿CFRP筋埋长的分布是不均匀的，最大粘结应力随着荷载的提高由加载端逐渐向自由端移动，且随着荷载的提高，粘结应力的分布趋向均匀。通过各粘结滑移本构关系与试验结果的对比发现，对于R1筋，CMR模型在描述它与RPC间的粘结滑移本构关系的上升段最为有效，而如果需要粘结滑移关系的全曲线，则宜采用连续曲线模型，它具有物理概念明确，光滑连续的优点，且计算相对比较简单；对于G1筋则宜采用Malvar模型。

目录

文摘

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第1章绪论

第2章试验设计

第3章RPC材料组成对粘结强度的影响

第4章表面形状对粘结性能的影响

第5章粘结应力沿锚长的分布

第6章粘结滑移本构模型

结论与展望

参考文献

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