BFRP加固混凝土界面粘结疲劳试验结果及分析

近年来玄武岩增强材料,即BFRP,得到了广泛的推广。由于在损伤部位粘贴BFRP加固材料从而达到修复结构损伤的方法简单且施工简便,因此,成为加固和修复钢筋混凝土结构的主要方法。本文对BFRP-混凝土界面粘结疲劳试验的过程及结果进行归纳,分析疲劳循环次数下界面的应变分布规律,总结出影响BFRP-混凝土界面粘结疲劳强度的影响因素有BFRP粘结长度、胶层厚度和混凝土强度等级。     

BFRP-混凝土加固中胶层厚度对有效粘结长度的影响

FRP作为加固材料,主要是通过环氧树脂将FRP与混凝土粘结成一个整体,所以FRP-混凝土界面的粘结力学性能是影响加固效果的重要因素,也是FRP与混凝土共同工作的基础。而在实际工程中,FRP外贴加固混凝土结构的破坏一般发生在加固粘结面上,所以提高粘结面的粘结性能是提高混凝土加固的一项重要措施,而有效粘结面的提高可以增加粘结面的粘结性能。国内外学者对FRP加固混凝土结构做了大量的试验研究,但目前研究的加固材料多为碳纤维(CFRP)和芳纶纤维(AFRP)等,而对性价比良好的玄武岩纤维(BFRP)研究的较少。本文通过三种不同胶层厚度的BFRP-混凝土双剪试验,来探索胶层厚度对有效粘结长度的影响。     

碳纤维片材与混凝土极限粘结力的试验研究

通过粘贴碳纤维增强片材(carbon fiber reinforced polymer,简称CFRP)加固切口混凝土梁的三点弯曲试验,研究CFRP片材的粘结厚度、粘结长度、粘结宽度以及混凝土强度等级对CFRP片材与混凝土极限粘结力的影响。试验结果表明:随着CFRP片材粘结厚度的增加,CFRP片材与混凝土的极限粘结力相应提高;当CFRP片材粘结长度不超过其有效粘结长度时,极限粘结力随CFRP粘结长度的增加而增大;混凝土强度等级对CFRP与混凝土极限粘结力的影响较小。基于对试验结果的分析,提出了CFRP片材与混凝土极限粘结力的计算公式,计算结果与试验结果符合较好。     

碳纤维片材与混凝土有效粘结长度的试验研究

有效粘结长度是碳纤维增强片材(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)与混凝土的临界粘结长度,超过这个临界粘结长度,CFRP与混凝土界面承载能力就不会增加.通过粘贴CFRP片材加固切口混凝土梁三点弯曲试验,研究CFRP片材粘结厚度、粘结宽度以及混凝土强度等级对CFRP与混凝土之间有效粘结长度的影响.结果表明:随着CFRP粘结厚度的增加,CFRP与混凝土之间的有效粘结长度相应提高,但是,有效粘结长度与CFRP粘结厚度并非线性关系;CFRP粘结宽度、混凝土强度等级等对有效粘结长度影响不显著.基于对试验结果的分析,提出了CFRP片材与混凝土有效粘结长度计算公式,计算结果与试验结果符合较好.     

胶合木螺栓杆植筋抗拔性能试验研究

对30个胶合木螺栓杆植筋试件进行对拉试验,研究锚固长度及胶层厚度对胶合木螺栓杆植筋的连接承载力及界面黏结性能的影响。试验结果表明,所有试件的破坏形态为胶层附近木材环向剪切破坏。加载初期,荷载-滑移关系曲线近似呈线性增长关系;随着荷载的增加,部分荷载-滑移关系曲线也表现出了一定的非线性行为;试件的极限荷载随锚固长度及胶层厚度的增加均增大;相同胶层厚度下,钢筋/胶层与木材/胶层界面平均粘结应力均随锚固长度的增大而减小;相同锚固长度下,钢筋/胶层界面的平均粘结应力随胶层厚度的增加而增大,而木材/胶层界面的平均粘结应力随着胶层厚度的增加而减小。     

BFRP筋与薄层混凝土粘结性能研究

研究覆膜蒸养后玄武岩纤维增强塑料BFRP(Basalt Fiber Reinforced Polymer)筋与夹芯保温墙板保护层混凝土的粘结性能,采用正交试验方法,考虑混凝土强度、保护层厚度及粘结长度3因素在不同水平下的影响,将BFRP筋混凝土试件蒸养8 h后再各标养3 d及28 d,对其进行中心拉拔试验,研究粘结强度随影响因素变化的规律,采用多元线性回归法对BFRP筋混凝土试件3 d及28 d粘结强度进行回归。结果表明:粘结长度是影响试件粘结强度最显著的因素,混凝土强度次之,保护层厚度影响较小,且3 d和28 d变化规律一致;试验的最佳组合是混凝土强度等级为C30,保护层厚度为40 mm,粘结长度为20 mm;回归公式为不同混凝土强度、保护层厚度和粘结长度下试件不同龄期的粘结强度值提供理论参考。     

铝合金板与混凝土的粘结性能

铝合金材料具有强度高、变形性能好、耐腐蚀等优点,是沿海侵蚀环境中钢筋混凝土结构加固工程的理想材料;而铝合金板与混凝土的粘结性能是铝合金板加固钢筋混凝土梁能否协同工作的关键问题。基于此,对铝合金板与混凝土的粘结性能进行试验和理论研究。考虑混凝土强度、铝合金板宽度和厚度、粘贴长度及界面处理等因素对铝合金板和混凝土块体粘结性能的影响,设计了一套试件固定装置,采用万能试验机对105个铝合金板与混凝土棱柱体的粘贴试件进行了面内单剪试验。根据试验结果,结合理论分析,得到了铝合金板和混凝土连接的粘结破坏典型特征、剪应力分布曲线和粘结滑移曲线。研究表明,试件存在两种破坏形式:界面剥离破坏和混凝土层剥离破坏。界面处理对粘结性能有重要的影响,粘贴界面没有进行糙化处理的试件发生了界面剥离破坏,其他试件发生了混凝土层剥离破坏;随着混凝土强度的提高、铝合金板宽度和厚度的变小,粘结性能提高;存在一个有效粘贴长度,当粘贴长度大于有效粘贴长度后,增大粘贴长度并不能提高连接的极限荷载。     

BFRP筋与再生骨料混凝土粘结性能试验研究

为探究玄武岩纤维筋(BFRP筋)与再生骨料混凝土的粘结性能,对其进行中心拔出试验。基于试验结果,探究了其破坏形态以及粘结机理,研究再生混凝土强度等级、筋材直径和再生骨料替代率对BFRP筋和再生骨料混凝土粘结性能影响。结果表明,BFRP筋与再生骨料混凝土粘结有拔出破坏和劈裂破坏两种破坏形态;BFRP筋与再生骨料混凝土粘结滑移曲线可分为微滑移段、滑移段、下降段和残余应力段;提高再生混凝土的强度等级可以延缓混凝土内部裂缝的产生与演化,进一步提高BFRP筋表面肋与混凝土之间的机械咬合作用,增大BFRP筋与再生混凝土的粘结强度;因剪力滞后效应,BFRP筋与再生骨料混凝土的粘结强度随着BFRP筋直径的增加而降低;再生骨料替代率的增加会对BFRP筋和再生骨料混凝土的粘结应力产生不利影响。     

预制TRC板与混凝土界面性能研究

研究了织物增强混凝土(textile reinforced concrete,TRC)板与混凝土构件在凿毛及射钉锚固下的界面粘结性能,考虑边缘距离、粘结层厚度、粘结层水胶比、是否凿毛以及不同混凝土强度等级等因素,建立了20种工况,完成了单面剪切试验。结果表明,设立粘结层以及对混凝土表面进行凿毛处理可以显著提高试件的抗剪承载力;试件的抗剪承载力随粘结层水泥基体水胶比的增大、粘结层厚度的减小呈增大趋势;随边缘距离的增大呈先增大后减小趋势;试件破坏形式基本为撬出以及剥离的混合破坏模式。     

内嵌CFRP板条加固预应力混凝土梁非线性分析

为研究内嵌CFRP板条加固预应力钢筋混凝土T形梁的工作性能,考虑材料非线性,编制计算程序,对加固梁与未加固梁在单调荷载作用下的整个受力过程进行分析,并将分析结果与试验结果对比。讨论了混凝土强度等级、混凝土翼缘板宽度、厚度及CFRP板条加固量等因素对加固梁力学性能的影响。结果表明,该分析方法的理论值与试验值吻合良好,加固梁的承载能力和刚度均随着混凝土强度等级、混凝土翼缘板宽度和厚度以及CFRP板条加固量的增加而增加;混凝土强度等级、混凝土翼缘板宽度及CFRP板条加固量是影响加固梁承载能力和刚度的主要因素。