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《华南理工大学》 2015年
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地聚物粘贴碳纤维布加固钢筋混凝土梁的常温和高温性能试验研究

祁术亮  
【摘要】:粘贴纤维布加固法广泛用于结构加固领域,在常温下该方法具有良好的加固效果,但其配套用的有机胶在高温作用下极易软化,严重阻碍了该项技术在有耐火要求的建筑以及炎热地区的桥梁结构加固中的应用,也给已加固结构带来了安全隐患。地聚物是一种新型绿色环保的无机胶凝材料,具有较好的耐高温性能和力学性能,且已被国内外学者初步证实可以作为胶黏剂,用于结构加固领域。本文致力于地聚物配方的研发及采用其粘贴碳纤维布加固钢筋混凝土梁的常温和高温性能研究。本文的主要工作及结论如下:(1)制备偏高岭土地聚物,通过抗折和抗压试验以及双剪切试验对偏高岭土地聚物的常温和高温力学性能进行研究,考察水胶比和短切碳纤维丝掺量对地聚物力学性能的影响,最终获得了地聚物的优选配方A。与环氧树脂相比,采用优选配方A制备出的地聚物(地聚物A)的常温黏结强度略低,高温黏结强度较高,但300oC高温后的黏结强度下降较快,且大面积施工时失水较快。(2)掺入粉煤灰对地聚物配方A进行改进,对不同粉煤灰掺量的地聚物的流动度和凝结时间,以及常温下和高温后的抗折、抗压强度和双剪切强度进行了测试。根据测试结果,确定了粉煤灰掺量为50%的改进配方B。采用配方B配制的地聚物(地聚物B)的常温黏结强度与环氧树脂的接近,300℃后的剩余黏结强度为常温强度的59.8%。接着进行了地聚物B粘贴碳纤维布加固素混凝土短梁在常温下和高温后抗折试验,初步证明了地聚物粘贴碳纤维布加固混凝土构件的可行性,并确定了地聚物的有效黏结温度为300℃。(3)对6根钢筋混凝土梁进行了常温下的静载实验,其中1根未加固,2根以环氧树脂粘贴碳纤维布或玄武岩纤维布加固,3根采用地聚物粘贴碳纤维布加固。实验结果表明,以地聚物B为胶黏剂,以搅捣方式将地聚物浸渍到碳纤维布中的加固梁的刚度和承载力相比于未加固梁均有较大提高,且不低于以环氧树脂为胶黏剂的加固梁,但延性有所降低。(4)对5根钢筋混凝土梁进行了明火实验,其中1根梁未加固,2根梁采用环氧树脂粘贴碳纤维布或玄武岩纤维布加固,2根采用地聚物B粘贴碳纤维布加固。结果表明,与环氧树脂相比,地聚物粘贴碳纤维布的加固层在高温下持续发挥加固作用的时间更长,但如果防火保护措施采取不当,使地聚物的温度超过300oC,将导致加固层的失效,继而构件破坏。
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