碳纤维布、阻锈剂方法加固建筑物的研究应用

摘要

碳纤维增强塑料（CFRP）加固修补混凝土结构技术是一项新兴的结构加固技术，它是利用树脂类胶结材料将碳纤维材料粘贴于混凝土表面，从而达到对结构构件补强加固及改善结构受力性能的目的，由于碳纤维材料的轻质、耐腐、高强及施工便利，在加固领域得到了大量应用。 根据碳纤维加固钢筋混凝土结构的受力特征，对碳纤维加固混凝土矩形梁的抗弯极限承载力进行了计算，得出不考虑二次受力和考虑二次受力的结构极限承载力的计算公式；其次，从实际工程出发，采用相似模型对碳纤维布（CFRP）加固钢筋混凝土矩形梁的正截面抗弯性能进行了试验研究。试验共设计了9根梁，其中3根为未粘贴碳纤维布的对比梁，3根粘贴一层碳纤维布加固梁，3根粘贴二层碳纤维布加固梁，分别对比研究了粘贴不同层数碳纤维布加固钢筋混凝土梁的抗弯加固效果，受力全过程，破坏形式；荷载-挠度曲线。 结果表明，碳纤维布对钢筋混凝土梁的极限承载力有显著提高。在本试验中梁的承载力提高幅度与碳纤维布粘贴量关系为：粘贴一层提高7．84％、粘贴二层提高47．06％；钢筋混凝土梁承载力随着碳纤维用量的增加而提高。 因混凝土碳化引起的钢筋锈蚀造成结构削弱和破坏的现象较普遍。在以往的研究工作中，很少有研究阻锈剂对碳化引起钢筋锈蚀的影响。本论文研究了阻锈剂对钢筋混凝土构件碳化的影响。 根据钢筋混凝土构件的锈蚀碳化破坏机理，试验中用Sika903阻锈剂进行钢筋混凝土碳化对比试验，试验结果表明：Sika903阻锈剂对试件的碳化有延缓作用。 最后，对碳纤维布加固钢筋混凝土受弯梁进行了工程实例应用，对老化的钢筋混凝土喷涂了Sika903阻锈剂，在工程应用中效果良好。

目录

文摘

英文文摘

声明

引 言

1 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 粘贴碳纤维加固结构的研究现状

1.2.1 国内对碳纤维加固结构的研究现状

1.2.2 国外对碳纤维加固结构的研究现状

1.2.3 国内外碳纤维加固结构的应用

1.3 混凝土中钢筋锈蚀造成的破坏

1.4 碳化为主要原因引起的钢筋锈蚀破坏

1.5 钢筋混凝土阻锈剂的研究现状

1.6 研究内容

2 碳纤维布加固钢筋混凝土梁的理论分析

2.1 基本假定和材料的本构关系

2.1.1 基本假定

2.1.2 材料的本构关系

2.2 碳纤维加固混凝土梁正截面抗弯性能计算

2.2.1 梁的截面受力分析

2.2.2 考虑一次受力时梁的正截面抗弯计算

2.2.3 考虑二次受力时梁的正截面抗弯计算

2.3 碳纤维布加固梁剥离破坏分析

2.3.1 粘结剥离破坏模型

2.3.2 粘结剥离破坏应力分析

2.4 国内外相关技术规程

2.4.1 国内规程方法

2.4.2 国外规程方法

2.5 计算实例

2.5.1 基本参数

2.5.2 加固计算

2.6 小结

3 碳纤维布加固混凝土梁的试验方法及试验结果分析

3.1 试验方案

3.1.1 试件设计

3.1.2 试件原材料

3.2 材料性能测试

3.2.1 混凝土

3.2.2 钢筋

3.2.3 碳纤维布

3.2.4 粘结剂

3.3 试件制作

3.4 碳纤维布加固步骤

3.5 试验加载方案及测点布置

3.5.1 加载装置

3.5.2 加载方式

3.5.3 测点布置

3.6 试验现象及结果分析

3.6.1 试验现象

3.6.2 试验结果

3.6.3 加固梁的荷载-挠度曲线

3.6.4 应力-应变曲线分析

3.7 碳纤维布加固对钢筋混凝土梁剥离形态形式的影响

3.8 小结

4 钢筋阻锈剂对混凝土碳化影响的试验研究

4.1 钢筋阻锈剂的性质分类与作用原理

4.1.1 钢筋阻锈剂的定义及应用

4.1.2 钢筋阻锈剂的分类

4.1.3 作用原理

4.2 Sika903 阻锈剂性能介绍

4.3 混凝土的锈蚀破坏及碳化的机理

4.3.1 钢筋混凝土锈蚀破坏过程

4.3.2 混凝土碳化机理及碳化效应

4.4 混凝土碳化的评价方法

4.4.1 加速碳化实验方法

4.4.2 碳化深度测试方法

4.5 碳化试验

4.5.1 原材料

4.5.2 试验步骤

4.5.3 试验结果分析

4.6 小结

5 工程实例

5.1 工程概况

5.1.1 现状评估

5.1.2 结论与建议

5.2 碳纤维布加固在建筑物中的应用

5.2.1 混凝土结构加固的设计和施工注意事项

5.2.2 加固设计的注意事项

5.2.3 加固工程的施工注意事项

5.2.4 碳纤维布加固的依据

5.2.5 碳纤维布加固的前提

5.2.6 施工注意事项

5.3 阻锈剂在建筑物中的应用

5.3.1 建筑物中阻锈剂的使用

5.3.2 施工工艺流程

5.3.3 施工要求

5.4 检验与验收

5.5 小结

6 结论与展望

6.1 主要结论

6.2 展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果