CFRP和GFRP混杂后与混凝土界面性能试验研究

为了研究GFRP(玻璃纤维)与CFRP(碳纤维)混杂后的界面性能,采用双面剪切的试验方式,进行了G/CFRP(混杂后纤维)与混凝土剥离承载力分析、应变分析以及粘结剪应力分析。试验表明:GFRP经过CFRP混杂后,可以有效地提高界面剥离承载力。G/CFRP-混凝土界面剥离有效粘贴长度在60mm左右,GFRP-混凝土界面剥离有效粘贴长度在80mm左右。     

硫酸盐环境下CFRP加固顺序对混凝土梁界面黏结性能影响

提出了先粘贴CFRP后硫酸盐腐蚀以及先硫酸盐腐蚀后粘贴CFRP两种加固顺序,开展了64块CFRP-混凝土试件的双剪试验,分析了CFRP粘贴顺序、粘贴长度、粘贴宽度对混凝土界面破坏模态、抗压强度、剥离荷载、黏结强度、界面能、黏结应力-滑移曲线的影响,并基于硫酸盐环境影响系数建立了CFRP-混凝土界面黏结强度模型。试验结果表明,硫酸盐环境下,环氧树脂胶体能较好的保护混凝土黏结区域;随着硫酸盐腐蚀时间的延长,界面的剥离荷载、黏结强度均呈下降趋势,腐蚀至123 d时,下降最为严重,而对于界面断裂能,腐蚀至123 d时,下降幅度反而降低;CFRP黏结长度为65 mm下的界面黏结强度最大,随着黏结长度的增加,CFRP-混凝土界面的黏结性能逐渐降低;硫酸盐环境影响系数的提出可为恶劣环境的分类提供科学依据。     

GFRP筋嵌入式加固混凝土构件黏结破坏性能试验研究

嵌入式(NSM)加同法是FRP材料加固混凝土结构的一种新的应用形式.通过GFRP筋嵌入混凝土黏结试验,研究黏结长度和开槽尺寸对破坏形式和极限承载力的影响.极限承载力随黏结长度增加而增加,平均黏结强度随黏结长度增加而减少.当黏结长度较小时发生GFRP筋与树脂界面破坏和树脂周围混凝土劈裂破坏.当黏结长度较大时,沿GFRP筋...     

黏结层数对芳纶纤维-混凝土界面性能的影响

采用试验研究芳纶纤维布（AFRP）黏结层数对AFRP-混凝土界面性能的影响。研究了纤维布黏结层数分别为1层、2层和3层时，界面剥离承载力，纤维片材表面应变以及界面黏结剪应力情况。试验结果表明：随着AFRP黏结层数的增加，AFRP-混凝土界面剥离承载力增大，AFRP-混凝土界面有效黏结长度提高，AFRP-混凝土界面黏结剪应力提高。可见增加芳纶纤维布黏结层数，对AFRP-混凝土界面剥离承载力以及界面剥离延性破坏有利。     

SWR-PM加固层与混凝土界面黏结性能试验研究

进行了钢丝绳-聚合物砂浆（SWR-PM）加固层与混凝土的单面剪切试验,研究了混凝土强度、加固层黏结长度和加载端受压高度对试件破坏形态及剥离承载力的影响规律.结果表明：试件的破坏形态包括界面剥离破坏、混凝土拉剪破坏及混合破坏;界面剥离承载力随着黏结长度的增加而增长,直至黏结长度超过有效黏结长度后,剥离承载力才趋于稳定;试件的破坏荷载随着混凝土强度的增大而提高.建立了加固层黏结长度与界面剥离承载力的关系计算式,计算结果与试验结果吻合良好.     

考虑界面黏结滑移的玻璃纤维增强复材-混凝土组合梁力学性能数值分析

纤维增强复材(FRP)型材加混凝土翼板是目前研究较多的一种典型FRP组合梁/板结构,它既能发挥FRP优良的抗拉性能,又能弥补FRP型材因尺寸纤薄导致的构件刚度及抗剪性能不足。但目前数值分析中大多忽略了界面的黏结滑移及剥离,不能全面有效地分析组合梁的破坏机制及其力学性能。为此,针对一种玻璃纤维增强复材(GFRP)工字梁与混凝土板上翼缘组合梁,考虑胶结界面的黏结滑移及剥离,建立了界面双线性内聚力单元,分析组合梁加载过程中的界面力学行为以及组合梁的力学性能。与组合梁受弯性能试验结果的对比,验证了所建GFRP-混凝土组合梁有限元模型的合理性和有效性。数值分析结果显示:组合梁受力初始阶段,混凝土板上翼缘与GFRP型材在有效黏结下协同受力,随后混凝土受拉区产生微裂缝,界面黏结逐步损伤,结构的整体刚度降低,荷载逐渐主要由GFRP型材承担,结构的破坏模式及其承载性能受混凝土翼缘强度与胶层类型等影响。     

湿技术条件下GFRP板-混凝土界面黏结性能试验研究

进行湿技术条件下GFRP板与混凝土界面黏结性能试验。在试验研究的基础上,建立预测界面黏结强度和黏结剪应力-滑移本构关系模型并与试验结果进行比较分析。试验结果表明,湿技术条件下试件的破坏层位于砂浆层,GFRP板上黏结有细骨料颗粒;混凝土浇筑时机、混凝土龄期及界面形式对界面剥离荷载影响显著。混凝土浇筑时机为30min时,界面剥离荷载达到最大值;剥离荷载随着混凝土龄期的增加而增大。计算结果表明,建立的预测模型与试验值吻合较好,可以有效地预测湿技术条件下界面的黏结强度和黏结剪应力-滑移关系曲线。     

GFRP型材与混凝土湿粘结界面力学性能研究

文章进行了湿粘结界面条件下GFRP型材与混凝土粘结界面力学性能的推出式试验研究,试验变量为混凝土浇筑时间、界面形式以及GFRP型材的形式;对比分析了带T形肋和不带T形肋GFRP型材与混凝土界面的抗剪能力,探究了环氧树脂胶体养护时间与界面形式对界面抗剪性能的影响,获得了相应的荷载-滑移曲线、应变分布、剥离和极限荷载及破坏形态。结果表明:不带T形肋和带T形肋的试件的破坏形态明显不同;胶体养护时间为30 min试件的极限荷载和界面剪切刚度均强于胶体养护时间为0 min试件;在粘结界面中加入粗砂,增大有效粘结面积,适当增加胶体养护时间,可以显著提高界面剥离承载力。     

CFRP-混凝土界面黏结疲劳性能试验研究

采用双面剪切试验,通过对5组双剪试件分别施加不同应力水平的疲劳荷载,对比分析各组试件的破坏特征、剪应变分布、端部滑移演化规律以及200万次疲劳后的剩余黏结承载能力,讨论了不同应力水平对CFRP-混凝土界面黏结疲劳性能的影响.试验结果表明:疲劳荷载作用下CFRP-混凝土试件均会在黏结界面下较浅的混凝土表层发生剥离,剥离长度随应力水平的提高而增长,并且两者近似呈线性关系;随着疲劳次数的增加,CFRP上的应力-应变从加载端逐渐向自由端传递,界面的端部滑移量呈增长趋势;应力水平越高对剪应变沿黏结长度的分布规律及端部滑移情况的影响越明显;疲劳荷载作用后,剩余的黏结长度大于有效黏结长度时,界面极限承载力无明显变化,反之,应力水平越高,剩余界面黏结承载力的下降幅度越大.     

铝合金筋加固混凝土梁界面黏结性能与剥离承载力研究

通过试验研究与有限元模拟计算,分析了铝合金筋嵌入式加固混凝土梁的破坏模式和承载能力,对比了不同的剥离承载力计算模型,获得了铝合金筋应力和应变以及界面黏结应力沿梁跨度方向的分布曲线,推导出界面黏结-滑移关系和剥离承载力计算公式.结果 表明:铝合金筋加固混凝土梁界面剥离破坏模式分为界面剥离破坏和混凝土保护层剥离破坏,混凝土...     

高温作用下锈蚀钢筋与混凝土黏结性能研究

为研究高温下与高温后锈蚀钢筋与混凝土黏结性能退化规律,制作84个混凝土立方体试块及110个偏心拉拔试件,对立方体试块进行高温下及高温后抗压试验,对偏心拉拔试件进行高温下及高温后拉拔试验,分析温度状态(高温下和高温后)、锈蚀率(2%、5%和10%)、试件尺寸(立方体、棱柱体)及箍筋数量(单肢箍和双肢箍)对黏结性能的影响,依据高温对材料性能的折减规律,得出高温下锈蚀钢筋混凝土黏结强度计算方法,提出分段式及连续型黏结滑移本构模型。研究表明：锈蚀时间为59 d且历经400℃的混凝土抗压强度降低了27.6%,温度100℃时锈蚀率为4.6%的钢筋混凝土黏结强度较常温的增大8%,温度200～400℃时黏结强度降低约9%,800℃时黏结强度损失85%;温度低于400℃时,高温下钢筋混凝土黏结强度小于高温后的,温度高于400℃时,不同温度状态下黏结强度值相近;单肢箍筋试件黏结强度较双肢箍筋试件黏结强度下降了10%,立方体(150 mm×150 mm×150 mm)试件黏结耗能是棱柱体(150 mm×150 mm×300 mm)试件黏结耗能的54%。通过比较积分绝对误差验证了模型精度,计算误差小于10%,...     

CFRP布与高温后混凝土的黏结性能试验研究

为研究碳纤维(carbon fiber reinforced polymer,CFRP)布与高温后混凝土的黏结性能,进行了CFRP布与高温后混凝土单面剪切试验。将混凝土试块分别加热到200、300、400℃和500℃,自然冷却后在其表面粘贴CFRP布,粘贴长度分别为80、120、160 mm和200 mm,研究了受火温度和黏结长度对其黏结性能的影响。结果表明,CFRP布与高温后混凝土的黏结试件发生了剥离破坏,且随着混凝土过火温度升高,破坏时剥离下来的CFRP布表面黏附的混凝土量逐渐增加。CFRP布与高温后混凝土的极限荷载随着混凝土过火温度升高呈先升高后降低的趋势,在文中研究参数范围内,均大于常温下的数值。给出了混凝土过火温度不大于600℃条件下CFRP布与高温后混凝土极限荷载计算公式,通过与本文及文献试验结果比较发现,计算值与试验值符合较好。     

GFRP筋混凝土梁耐火性能计算方法

通过GFRP筋混凝土梁耐火性能的理论分析与有限元计算,提出GFRP筋混凝土结构耐火性能的计算方法。在合理选择GFRP和混凝土材料的热工参数、高温力学参数的基础上,采用有限元分析软件ABAQUS建立三面受火的GFRP筋混凝土梁的高温热力学模型。经与GFRP筋混凝土梁火灾试验结果的对比验证,该高温力学模型具有较高的精确性。对影响GFRP筋混凝土梁高温力学性能的各参数进行有限元分析,结果表明,影响梁耐火性能的主要因素为梁上作用的荷载比、GFRP筋在混凝土截面的位置和受火时间。参考欧洲规范钢筋混凝土抗火性能的设计方法,提出GFRP筋混凝土构件基于力学性能的耐火设计公式。通过混凝土500℃等温线简化受火面积和GFRP筋高温强度等效换算的方式,将火灾下截面的非均匀材料力学性质转变为随受火时间变化的均匀材料,提出了不同受火时刻GFRP筋混凝土受弯构件的承载力计算式。经与有限元分析结果的对比,该计算方法精度较高,可应用于评估不同受火时刻下GFRP筋混凝土的高温承载力。     

高温对矿渣混凝土抗压强度与微观结构的影响

通过抗压强度、X射线衍射和扫描电镜观测试验,研究了高温影响矿渣混凝土抗压强度与微观结构的规律和机理。结果表明,20℃升温至400℃时,矿渣混凝土抗压强度缓慢降低,超过400℃时,矿渣混凝土抗压强度随着温度的升高急剧减小;高温后矿渣混凝土抗压强度残余率高于普通混凝土,掺入适量矿渣微粉有利于改善高温环境下混凝土的力学性能。200℃时矿渣水泥浆体中的钙矾石全部分解;600℃时矿渣水泥浆体中大部分Ca(OH)_2已经分解;超过600℃时,矿渣水泥浆体中水化硅酸钙和CaCO_3开始分解,800℃时CaCO_3衍射峰消失。低于400℃时,矿渣水泥浆体由层状的Ca(OH)_2和网络状的水化硅酸钙胶体等构成,微观形态致密;高于400℃时,随着温度升高,矿渣水泥浆体的微观形貌逐渐变为疏松多孔的蜂窝状。高温导致矿渣水泥水化产物分解、浆体与骨料界面开裂是高温下矿渣混凝土力学性能劣化的主要因素。     

喷射FRP-混凝土界面黏结力学性能试验研究

为研究喷射FRP与混凝土界面的黏结力学性能,对7个试件进行了双面剪切试验,分析其界面的破坏形态、极限承载力、剪力与剪切变形关系及应力、应变等力学性能指标,并对喷射FRP材料的纤维体积率、黏结长度、厚度等界面性能影响因素展开了研究。试验结果表明:喷射FRP厚度和黏结长度对界面黏结力学性能影响较大,而纤维体积率对界面黏结力学性能影响较小。增加喷射FRP厚度可有效提高界面的极限承载力和初始黏结刚度,但厚度超过6 mm后,初始黏结刚度增大不明显;黏结长度越长,界面极限承载力越大、延性越好;界面的剥离始自喷射FRP加载端;达到极限承载力时,传力区域长度为120~140 mm。     

火灾高温下GFRP筋和混凝土粘结性能试验研究

为了研究火灾环境中不同温度下纤维增强塑料(FRP)筋和混凝土之间粘结性能的变化以及火灾后FRP筋和混凝土之间的残余粘结性能,以玻璃纤维增强塑料(GFRP)筋为例,对34组共120个混凝土棱柱体粘结试件进行了火灾高温时GFRP筋和混凝土之间粘结性能的试验研究,试验主要考虑了温度、混凝土强度和粗骨料粒径的影响,得到了高温中和降温后GFRP筋和混凝土之间的粘结强度以及GFRP筋的锚固长度。试验结果表明,随温度的升高,粘结性能会随之下降,当温度下降至室温后,其粘结性能会得到恢复。这些试验结果可以应用于GFRP筋增强混凝土结构抗火设计中。     

再生混凝土经高温冷却后抗压强度试验研究

为探究再生混凝土高温后性能,为火灾后再生混凝土建筑物的强度评价提供参考,主要对再生混凝土试件经高温处理后的抗压强度水平,以及不同再生骨料取代率下试件高温后的抗压强度差异进行分析。结果表明：全温度范围内,普通混凝土和再生混凝土经相同温度高温处理后并未出现外观上的明显差异;温度处于20℃～300℃范围内时,残余抗压强度和常温数值均未出现较大差异;温度提升至400℃～600℃范围内时,再生混凝土和普通混凝土相对残余抗压强度均快速大幅下降,其中再生混凝土降幅相对更大;进一步提高温度至800℃,此时各组混凝土残余抗压强度相差不大。     

氯盐干湿循环作用下CFRP混凝土界面黏结性能研究

为了考察碳纤维复合材料(carbon fiber reinforced polymer, CFRP)与混凝土结构在氯盐干湿循环作用下界面黏结强度,开展不同干湿循环周期下混凝土的弹性模量、抗压强度和CFRP混凝土单剪试件界面黏结性能的腐蚀劣化试验研究。通过模拟氯盐的干湿循环作用和自主设计的单剪试验稳定装置,对混凝土基体的腐蚀劣化性能和界面的有效黏结长度进行研究,基于Popovics方程分别对不同腐蚀周期的界面黏结应力-滑移关系和界面断裂能进行研究。在此基础上,分析干湿循环作用下CFRP-混凝土界面黏结强度的劣化机理,并建立界面的时变黏结强度计算模型。结果表明,随着干湿循环周期的增长混凝土基体的弹性模量整体变化不大,而抗压强度则呈现出先增大后减小的趋势,最终腐蚀120 d后较未腐蚀混凝土抗压强度降11.2%;界面的有效黏结长度从未腐蚀的120 mm降低到腐蚀120 d后的72 mm,界面的断裂能也大幅下降。基于Popovics方程得到的腐蚀环境下CFRP混凝土界面黏结应力-滑移关系可揭示界面黏结强度劣化机理,建立的界面时变黏结强度模型有效,可应用于不同干湿循环作用下CFRP混凝土界面黏结强度的计算。     

火灾高温下混凝土计算机层析识别实验研究

为了研究火灾高温环境下隧道衬砌混凝土内部结构的损伤效应,在 100~800 ℃温度范围内,采用 CT 扫描、SEM 扫描电镜对混凝土的微观结构进行探测,建立裂隙率、裂隙长度、最大孔隙含量与温度的量化关系。研究表明：火灾发展过程中,混凝土内部结构产生了裂纹,且随火灾发展逐渐扩张;随着温度升高,混凝土的孔隙率、孔喉长度与宽度呈指数型函数上升趋势,表明混凝土细观结构损伤不断累积;最大孔隙的体积含量随火灾温度增加保持先增后减的变化特点。由扫描电镜结果发现,水泥硬化体在高温作用下逐渐膨胀脱水,是混凝土细观结构损伤的重要原因。     

高温对高强高性能混凝土抗压强度影响机理研究

研究了300、500、800℃高温条件对高强高性能混凝土抗压强度的影响,采用XRD、热分析等方法测试了高温作用后水泥浆体和骨料的物相组成、热稳定性等微观结构,以探讨不同高温条件对高强高性能混凝土抗压强度影响的机理。结果表明,300℃高温条件下,高强高性能混凝土内部形成高温蒸养环境,促进其抗压强度提高,较105℃烘干强度提高了31.6%～42.2%;500℃和800℃高温条件下,高强高性能混凝土中水泥浆体的水化产物随温度的升高大量分解,导致混凝土的抗压强度逐渐降低,当温度达到800℃时,其抗压强度与105℃烘干强度相比下降了30.5%～35.9%。