冻融循环作用后CFRP与混凝土粘结性能研究

采用面内剪切试验方法,研究冻融循环作用后的CFRP与混凝土的粘结性能。通过试验旨在了解冻融循环作用对界面耐久性能的影响,为寒冷地区结构加固提供理论依据。试验结果表明:冻融循环作用显著影响界面的破坏形态,并且随着冻融次数的增加,界面粘结强度和初始开裂荷载呈降低的趋势。     

冻融后引气再生混凝土与钢筋黏结性能的试验研究

通过在再生混凝土中添加引气剂配制出引气再生混凝土,并制作了不同直径钢筋-引气再生混凝土中心拔出试件。将试件放在冻融环境为淡水与盐浓度为5%的人工海水中进行了25、50、75次快速冻融循环,然后对未经冻融循环作用以及经过不同次数冻融循环作用的中心拔出试件进行了黏结性能试验研究。试验中测试了钢筋与混凝土间的黏结强度、黏结滑移,观察了试件开裂形态随施加荷载、钢筋直径、冻融循环次数的变化情况。依据试验结果,分析了钢筋直径、冻融循环次数对黏结强度、黏结滑移的影响规律。试验表明,随着冻融循环次数的增加,钢筋与混凝土黏结力逐渐下降,峰值荷载减小,峰值滑移量变大,且在海水中冻融的试块黏结力损失更为严重。     

冻融下钢筋混凝土粘结性能的试验研究

混凝土冻融损伤破坏是我国东北部寒冷地区建筑物老化危害的主要问题之一,冻融循环作用导致混凝土内部产生损伤,并且随着冻融循环作用次数的增加混凝土质量损失增大,抗压强度与劈裂抗拉强度下降;钢筋与混凝土之间的粘结强度将会随着冻融循环次数的增加而逐渐下降:22mm钢筋试件极限粘结强度由冻融循环作用0次的8.68MPa降低到冻融循环作用50次的2.57MPa,18mm钢筋试件极限粘结强度由冻融循环作用0次的10.92MPa降低到冻融循环作用50次的4.23MPa,14mm钢筋试件极限粘结强度由冻融循环作用0次的12.80MPa降低到冻融循环作用50次的6.21MPa;钢筋在混凝土内部的滑移量逐渐增大,22mm钢筋滑移量由0.402mm增大到1.205mm,18mm钢筋滑移量由1.070mm增大到1.823mm,14mm钢筋滑移量由1.370mm增大到2.035mm,严重影响建筑物的长期使用和安全运行。     

冻融循环后再生粗骨料混凝土梁受弯性能试验研究

为了研究冻融循环对再生粗骨料混凝土梁受弯性能的影响,首先通过冻融循环试验研究不同冻融循环次数对再生粗骨料混凝土质量损失率、立方体抗压强度和相对动态弹性模量的影响;然后对经历不同冻融循环次数（0、25、50、75）的再生粗骨料混凝土梁进行受弯性能试验,研究了试件的破坏形态、开裂荷载和极限荷载、混凝土和钢筋应变、跨中挠度等。结果表明：冻融循环次数由0增加到25次时,再生混凝土的质量呈增加趋势,冻融循环超过25次后,再生混凝土的质量呈不断减小的趋势;抗压强度和相对动态弹性模量随着冻融循环次数的增加而减小;再生混凝土梁的开裂荷载和极限荷载随冻融循环次数的增加而减小;再生混凝土梁的极限挠度随冻融循环次数的增加呈现出不断减小的趋势。     

冻融环境下钢管混凝土带缝剪力墙的抗震性能试验研究

针对冻融环境下钢管混凝土的带缝剪力墙抗震性能试验进行研究,通过对在相同的冻融环境下反复经历多次的混凝土带缝剪力墙的整体状态和受破坏程度进行比较分析,从而得出在经过115次的冻融环境下反复操作,冻融在弹性阶段对试件抗震性能影响较小,在进入弹塑性阶段后,试件刚度开始下降,骨架曲线开始弯曲;在极限荷载达到后,试件骨架曲线下降,试件刚度退化明显。方钢管混凝土边框带缝剪力墙延性系数平均值为3.53,方钢管混凝土边框底部加厚带缝剪力墙的延性系数平均值为4.07。在冻融循环次数不相同的时候,可以发现冻融环境反复的次数与我们试件的各项荷载指标呈现着负相关关系,即循环的次数越多,时间的极限荷载和开裂荷载的参数值在不断的减少,极限荷载降低幅度要比开裂荷载的大,并建立了冻融循环次数的墙体受剪承载力公式。     

冻融循环下BFRP筋与混凝土黏结强度试验研究

为了研究冻融循环作用下BFRP筋与混凝土黏结强度,对不同冻融次数（0、10、20、40次）和不同混凝土强度等级（C30、C35、C40）共36个试件进行冻融循环试验和中心拉拔试验。试验结果表明:未经冻融循环的试件和冻融循环40次（C30）试件发生拔出破坏,其余冻融试件均发生劈裂破坏;随着混凝土强度等级提高,脱胶强度和黏结强度逐渐增加;随着冻融循环次数增加,BFRP筋与混凝土的黏结强度和峰值滑移呈现出先增加后减小的趋势,而脱胶强度随冻融循环次数增加逐渐减小。     

配箍对盐冻环境下钢筋混凝土黏结性能的影响

研究了盐冻环境下不同配箍率试件的钢筋混凝土黏结性能劣化特性。设计了无箍筋和两类配箍试件,在同时经历15、25、30、45、50、60、70、75、80次盐冻融循环作用后,采用中心拉拔试验测试了其黏结性能,探究了盐冻融损伤和配箍率对黏结强度特征值、滑移量及黏结滑移关系的影响。结果表明:试件的黏结破坏形态主要取决于配箍率,而与盐冻融作用次数的关系不大;随着盐冻次数的增加,钢筋混凝土间的初始、开裂和极限黏结强度近似呈线性降低,黏结应力峰值滑移量呈线性增大,黏结刚度逐渐降低;经历相同盐冻融循环次数后,试件配箍率越高黏结强度、刚度及滑移量损失越小,配制箍筋可显著补强盐冻融作用导致的钢筋混凝土黏结性能退化。     

钢筋与粉煤灰混凝土在冻融环境下的粘结锚固

通过对内贴应变片钢筋的直接拔出试验,分析冻融循环与粉煤灰掺量双重因素对直接拔出试件粘结性能的作用。试验结果表明,钢筋与粉煤灰混凝土的粘结强度随粉煤灰掺量的增加而降低;粉煤灰掺量一定时,粘结性能随冻融循环次数的增加而降低;当粉煤灰掺量较大,冻融作用对试件极限粘结强度的影响程度明显减小,拔出荷载沿锚固段均匀稳定地传递,钢筋自由端滑移量增大,证明掺入较多粉煤灰可在一定程度上减缓粘结试件的冻融损伤。     

铝合金板混凝土界面的粘结滑移性能及其本构关系

铝合金板具有轻质高强、耐腐蚀性和延展性好等优点,是复杂恶劣环境中加固混凝土结构的理想材料。基于双剪试验进行铝合金混凝土界面粘结滑移性能研究,完成了45个构件的双面纯剪试验,得到了其破坏形态、荷载应变关系曲线、粘结界面剪应力分布曲线、荷载滑移关系曲线以及界面极限承载力,分析了不同的混凝土强度等级、铝合金板表面粗糙度、铝合金板粘结长度和粘结宽度条件下界面粘结滑移性能的演化规律。研究表明:加载过程中,界面应力从加载端向自由端逐步传递,且随着混凝土强度等级、铝合金板的粘结长度和宽度的增加,试件的剥离承载力也有所提高。但铝合金的粘结长度存在一个有效粘结长度值,超过该值试件的剥离承载力将不再增加,同时,铝合金表面粗糙度对试件剥离承载力的提高没有实质影响。通过测量铝合金板的应变得到了不同参数条件下铝合金板混凝土粘结滑移本构曲线,结果表明:铝合金板混凝土粘结滑移本构曲线存在明显的界面软化特征和非线性行为。     

冻融下预湿方式对塑钢纤维轻骨料混凝土与钢筋粘结性能的影响

通过常压预湿和加压预湿两种方式对烧结页岩陶粒轻骨料进行处理,探究不同冻融循环次数下,塑钢纤维轻骨料混凝土与钢筋的粘结性能,着重分析了两种预湿方式下试件力学性能、粘结强度、荷载滑移曲线、粘结韧性的变化规律。试验结果表明:加压预湿试件的力学性能、极限粘结强度低于常压预湿试件,且加压预湿试件的破坏形态均为劈裂破坏;加压预湿试件的极限粘结韧性Au随冻融循环次数增加而减小,残余粘结韧性A_(80)、A_(60)下降较为平缓,但常压预湿试件粘结韧性均高于加压预湿试件。建立了冻融环境下塑钢纤维轻骨料混凝土剩余粘结强度与抗压强度之间退化模型和粘结韧性退化模型,模型计算值与试验值吻合较好。     

荷载与冻融循环对CFRP高强混凝土界面黏结性能影响

通过双剪试验,研究了冻融循环和持续荷载共同作用下碳纤维增强复合材料(CFRP)-高强混凝土界面的黏结性能.结果表明:冻融循环和持载作用均对CFRP-高强混凝土的黏结性能产生了不利影响,冻融循环使其极限荷载和极限黏结滑移显著减小,持载则降低了其黏结刚度;冻融循环和持载的共同作用使界面黏结性能退化进一步加剧,而有效黏结长度增加.此外,界面的破坏形式由树脂与混凝土之间的黏结破坏转变为表层混凝土的剪切破坏,说明冻融循环和持载作用引起的混凝土劣化是导致界面黏结性能降低的主要原因.     

冻融循环与持载对CFRP加固高强混凝土梁变形性能的影响

通过四点弯曲试验,研究了冻融循环与持载对碳纤维增强复合材料（CFRP）加固高强钢筋混凝土梁变形性能的影响。分析了不同环境作用下试验梁的承载力、刚度及破坏形态变化规律。结果表明:在冻融循环单独作用下,试验梁的性能变化很小;冻融与持载耦合作用时,两者均对梁的性能造成不利影响,且随着冻融循环次数的增加,承受持载梁的CFRP-混凝土界面黏结性能有所下降;在冻融循环作用下,CFRP-混凝土界面存在应力时会增大界面的劣化程度,从而引起加固梁性能的下降。     

混凝土抗水冻融和抗盐冻融循环作用的相关性

以相对动弹性模量作为冻融损伤的评价指标,对比分析了人工砂混凝土试件在水和质量分数为3.5%的NaCl溶液2种冻融循环下的损伤程度,研究了混凝土抗水冻融与抗盐冻融循环作用之间的相关性,并基于渗透压理论,对其相关性进行了理论阐释.结果表明:抗水冻融和抗盐冻融循环次数之间具有线性相关性,且该线性相关性与混凝土的强度等级及石粉含量无关;进一步结合天然砂混凝土抗水冻融与抗盐冻融试验数据的分析,验证了该定量关系的普适性,即混凝土抗水冻融循环次数约为其抗盐冻融循环次数的2.8倍.     

CFRP板加固高强混凝土梁试验研究

通过三点弯曲试验,并利用CCD相机及数字散斑分析技术研究了CFRP板裂缝扩展至破坏的全过程。结果表明:各因素对试件承载力的影响程度从大到小依次为CFRP板厚、加载速率、裂缝深度、混凝土强度;粘贴CFRP板的高强混凝土试件破坏是由混凝土剪切破坏引起的CFRP板粘贴胶层与混凝土之间的界面剥离破坏,其从裂缝开始扩展到完全破坏的时间明显长于未粘贴CFRP板的试件;黏结界面仍是外粘CFRP板加固高强混凝土构件的薄弱部位。     

Accelerated ageing behaviour of the adhesive bond between concrete specimens and CFRP overlays

In this paper, the durability of the adhesive bond between concrete and carbon fibre reinforced polymers (CFRP) strengthening systems has been investigated under accelerated ageing conditions, i.e., at 40 °C and 95% relative humidity. Mechanical characterizations were carried-out on control and exposed CFRP strengthened concrete specimens, in order to assess the evolutions of the adhesive bond properties during hydrothermal ageing. Results from different experimental campaigns are presented and reveal significant evolutions (decrease in the adhesive bond strength and/or change in the failure mode) depending on various parameters, such as the surface preparation of concrete, the presence of a carbonated concrete layer, the nature of the CFRP overlay (carbon fibre sheets or pultruded CFRP plates), the ageing behaviour of the bulk epoxy adhesive itself, or the test configuration used to evaluate the adhesive bond strength (pull-off or shear loading test). Moisture diffusion from the superficial layer of concrete (i.e., diffusion of interstitial pore solution) towards the adhesive joint is suspected to be a key factor driving the degradation process during hydrothermal ageing.     

盐冻环境下钢筋混凝土黏结性能的梁式试验

采用240 mm×150 mm×1 200 mm梁式黏结试件,通过0,50,75,100次快速冻融循环试验研究了盐冻循环作用对钢筋混凝土黏结强度,黏结刚度,初始滑移值,极限滑移值,破坏形态等指标的影响规律,并采用最小二乘法拟合得到盐冻作用后的黏结滑移本构方程.结果表明:随着冻融次数的增加,钢筋混凝土初始滑移和极限黏结强度均逐渐降低,且前者降幅更为显著;冻融循环次数越多,相同黏结应力水平下滑移量越大,黏结刚度越低,滑移量增长也越快;箍筋能有效地抑制和延缓盐冻融作用环境下纵筋与混凝土黏结性能的劣化程度.     

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。     

冻融环境下CFRP-高强混凝土抗剪性能试验研究

在我国北方地区,冻融环境成为了限制CFRP(碳纤维)在加固混凝土结构中应用的主要影响因素之一。本文考虑冻融循环次数、CFRP与高强混凝土的粘贴顺序等因素,对CFRP与高强混凝土的粘结性能进行了试验研究。作者通过一种简单易行的双面剪切试验方法测定了不同影响因素作用下碳纤维布与混凝土之间的粘结强度,在碳纤维布上设置多个应变测点,得到应变随其距端部距离的变化关系并作出了平均粘结剪应力曲线,分析了冻融环境作用下碳纤维布与高强混凝土粘结性能的变化规律。     

Influence of aggressive exposure conditions on the behaviour of adhesive bonded concrete–GFRP joints

This paper presents the interim results of an on-going study on the influence of aggressive exposure conditions on the behaviour of epoxy adhesive bonded concrete–glass fibre reinforced polymers (GFRP) joints. The type of specimen used in this study is a push-off double lap shear specimen. Twenty-four of these push-off specimens consisting of concrete prisms, 100×100×300-mm, bonded with 470-mm long, 90-mm wide, and 3.5-mm thick GFRP plates on two opposite faces were tested. The bond length of the plate over the concrete surface was 200 mm. Two different concrete strengths were used, and they were suitably air entrained. The specimens were subjected to three accelerated ageing regimes in the laboratory for approximately 9 months. The accelerated tests consisted of exposing the specimens to alternate wet–dry cycling in 5% sodium chloride solution, cyclic freeze–thaw in air with a temperature of 20°C and −17.8°C, and a combination of chloride immersion and freeze–thaw cycles. The specimens were comprehensively instrumented, and tested to failure after the exposure regime. The structural performance of the exposed specimens is then compared with that of similar control specimens kept in laboratory environment in terms of load carrying capacity, longitudinal force distribution, shear stress development in the plate, plate end slip, and differential movements between the plate and the concrete substrate. There was clear indication that all the exposure regimes increased the bond transfer length, the magnitude of the shear stress distribution and the plate slip. The combined chloride immersion/freeze–thaw cycles produced the largest differential movements between the plate and the concrete substrate. The duration of exposure, however, was not long enough to affect the strength of the joints. Overall, the results were very consistent, and showed that accelerated tests could inflict deterioration in the adhesive bonded concrete–GFRP joints.     

疲劳荷载下冻融循环对CR-WMA开裂特性的影响

以温拌胶粉改性沥青混合料(CR-WMA)和热拌胶粉改性沥青混合料(CR-HMA)为研究对象,对经盐冻融循环和水冻融循环作用下的半圆试件进行三点弯曲重复加载试验,同时利用数字图像(DIC)相关技术对其开裂特性进行研究.结果表明:采用开裂位置附近点的水平应变(EXX)和以全场水平应变定义的损伤变量均可反映CR-WMA和CR-HMA在疲劳荷载作用下的抗开裂性能;CR-WMA和CR-HMA的抗疲劳开裂性能随着盐冻融循环和水冻融循环作用次数的增加而降低,且盐冻融作用对其影响大于水冻融作用;无论盐冻融还是水冻融作用,CR-WMA的抗疲劳开裂性能均优于CR-HMA.