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高温干湿交替环境下FRP-混凝土界面粘结性能的耐久性研究

万先虎  
【摘要】:FRP加固混凝土技术受到了越来越多的学者以及工程人员的关注。FRP加固混凝土结构一般在室外,在腐蚀环境作用下,这些结构的耐久性如何,怎么对FRP加固构件进行耐久性设计,这些问题又制约着FRP加固混凝土技术的发展与推广。本文从材料(FRP、树脂、混凝土材料本身)劣化到界面劣化(FRP与树脂和FRP与混凝土两种界面的耐久性),系统分析了FRP混凝土界面粘结性能的耐久性。本文主要包括了以下研究内容: 对材料的耐久性研究是对界面耐久性研究的基础,本文通过力学实验和微观实验研究高温干湿交替环境对碳纤维、玻璃纤维和树脂的拉伸性能以及混凝土的抗压强度的影响规律。研究结果表明:在300次高温干湿循环作用下,碳纤维的抗拉强度没有下降,断裂伸长率略有下降;玻璃纤维的抗拉强度和断裂伸长率下降较多,二种FRP的弹性模量基本保持不变;宏观和微观实验结果都表明树脂延迟固化效应在干湿循环早期对树脂的力学性能有较大影响;混凝土的抗压强度基本没有下降。 FRP与树脂之间的良好的粘结性能是保证FRP能有效的加固混凝土结构的前提条件之一,本文通过对60个FRP搭接试件在不同高温干湿循环次数下剪切试验以及微观实验,发现短时间的高温干湿交替环境对FRP与树脂的界面粘结性能的影响很小,多涂胶、适当的选用表面较粗糙和纤维丝之间间隙大一些的FRP能有效的提高FRP与树脂的界面的耐久性。 外贴FRP加固混凝土整体性能直接受到FRP与混凝土界面粘结性能的影响,本文通过对60个FRP粘结混凝土单剪试件在不同高温干湿环境下的单剪试验,以此来研究该界面的劣化,并结合已有的界面粘结强度模型,找到了影响界面粘结强度的相关材料的参数,探讨高温干湿交替环境下,这些参数的变化对界面劣化的影响。研究结果表明:300次循环后CFRP-混凝土界面承载力下降了9%,而GFRP-混凝土的承载力最大下降量达23%。高温干湿环境下,界面的粘结性能的劣化主要受树脂的劣化影响,选用CFRP粘结混凝土的耐久性比GFRP粘结混凝土的耐久性好,在该环境下,可以忽略混凝土强度的变化对界面劣化的影响。


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