碳纤维布加固混凝土柱耐久性研究

为了研究碳纤维布加固混凝土柱的耐久性能,将加固后的混凝土柱放置在自然环境、水环境、酸环境、碱环境、碳化环境中14d及56d。通过测量混凝土柱的抗压强度及破坏形式来评价侵蚀介质对碳纤维加固混凝土柱耐久性能的影响。研究表明在本试验中,酸环境对碳纤维加固混凝土柱的抗压强度影响较大,浸泡14d后抗压强度仅为自然条件下的80.9%,其次为碱环境、水环境、碳化环境。56d后各种环境对碳纤维加固混凝土柱抗压强度的影响规律和14d的一致。在各种环境中碳纤维加固混凝土柱的受压破坏形式基本相同。破坏形式均为混凝土被压碎、碳纤维布断开,断开的部位在混凝土柱的下端三分之一处附近。     

碳纤维布约束对锈蚀钢筋与混凝土间粘结性能的影响

通过外加电流加速锈蚀法获取锈蚀钢筋混凝土试件,采用横向粘贴碳纤维布的方法进行加固,设计并制作了未加固锈蚀试件、先锈蚀后加固和先加固后锈蚀三组22个试件。考虑保护层厚度、加固前或加固后的钢筋锈蚀率等因素,通过拉拔试验研究了碳纤维布约束对锈蚀钢筋与混凝土间粘结性能的影响。分析结果表明,碳纤维布的约束作用能显著提高锈蚀后钢筋与混凝土间的粘结性能,试件破坏模式由混凝土劈裂破坏向钢筋拔出破坏转变。未加固锈蚀试件极限粘结强度随着锈蚀的发展而降低;锈蚀试件采用碳纤维布加固后,由于保护层的劈裂受到约束,极限粘结强度显著提高;由于碳纤维布对锈胀力和保护层劈裂的双重约束作用,先加固后锈蚀试件的极限粘结强度随着锈蚀的发展而增大,且比同等锈蚀率的先锈蚀后加固试件更为显著。根据试验结果分别建立了不同约束条件下锈蚀钢筋与混凝土间极限粘结强度的计算模型。     

侵蚀介质下FRP与混凝土界面粘结性能

为考察侵蚀介质作用下FRP与混凝土界面的粘结性能,对遭受浓度为15%的盐酸溶液、氢氧化钠溶液及硫酸盐溶液侵蚀后的36个CFRP-混凝土粘结试件进行了双面剪切试验,探讨了不同侵蚀介质、侵蚀时间对CFRP与混凝土界面的粘结破坏模式及平均粘结强度-滑移曲线的影响规律。试验结果表明:侵蚀作用会显著增加界面滑移变形,酸和盐溶液的侵蚀作用会显著降低试件粘结强度,而碱溶液侵蚀对粘结强度无明显影响。     

碳纤维复材布加固拉挤型玻璃纤维复材方管混凝土短柱试验研究

为研究碳纤维复材(CFRP)布加固对拉挤型玻璃纤维复材GFRP管混凝土短柱力学性能的影响,开展以CFRP布加固层数和混凝土强度等级为设计参数的试验,得到了试件的破坏模式、极限承载力、荷载-位移曲线以及荷载-应变曲线。通过对CFRP加固层数、混凝土强度等级对拉挤型GFRP管混凝土短柱的极限承载力、延性以及刚度影响的分析,结果表明:CFRP布加固后拉挤型GFRP管混凝土短柱的承载力明显提升,当CFRP加固层数为3时的试件极限承载力平均提升116.93%,试件破坏模式也随着CFRP布的加固层数由脆性破坏向塑性破坏转变,试件破坏现象随CFRP布加固层数的增加由侧壁开裂破坏逐渐转向端部破坏,延性得到了一定的提高。保持拉挤型GFRP管壁厚t为5 mm,当拉挤型GFRP管的高宽比H/B为2.25,且宽厚比B/t为20时,管内混凝土强度等级为C30的试件整体变形能力最好,其极限承载力明显高于混凝土强度等级为C20和C40的试件的极限承载力。     

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。     

用无机胶粘贴CFRP布加固混凝土梁受弯试验研究

目前粘贴碳纤维布加固混凝土结构多采用环氧类有机胶,但其软化点过低,多为60℃～80℃。夏季由于气温高,一些地区混凝土桥梁的结构表面温度常超过环氧类有机胶的软化点,火灾下环境温度更高,用环氧类有机胶粘贴碳纤维布加固的混凝土结构难以满足耐高温要求。为此,选用600℃时强度不低于常温强度的碱矿渣胶凝材料粘贴碳纤维布,对6根混凝土简支梁进行加固,并完成了这6根梁的受力性能试验。获得了加固梁的正截面承载力、裂缝分布与开展的试验值和荷载-实测跨中挠度曲线。试验梁呈现继纵向受拉钢筋屈服后碳纤维布被拉断和纵向受拉钢筋屈服后混凝土被压碎的两种破坏模式,并且均满足平截面假定,表明用碱矿渣胶凝材料粘贴碳纤维布加固混凝土结构构件是可行的。在试验研究和理论分析的基础上,提出了用碱矿渣胶凝材料粘贴碳纤维布加固混凝土简支梁的刚度、最大裂缝宽度、正截面承载力的计算方法,基于所提方法的计算值与实测值吻合良好。     

CFRP与高温后混凝土界面正拉粘结性能初步分析

通过25个正拉试件进行了CFRP与高温后混凝土界面粘结性能试验,分析了过火温度及冷却方式对正拉粘结性能的影响,建议了CFRP与高温后混凝土界面正拉粘结极限破坏荷载的计算式。试验结果表明,(1)破坏形态为呈"碗状"的内聚破坏,正拉粘结破坏面具有以下特征:首先,破坏面形成的随机性;其次,正拉粘结界面区域的不确定性。(2)随过火温度升高,正拉粘结强度降低;高温作用后经喷水冷却,正拉粘结强度比相同情况下自然冷却试件的强度低。     

CFRP加固混凝土梁剥离破坏分析

碳纤维布作为一种新型的复合材料用来代替传统的加固材料,使用越来越普遍。碳纤维布加固混凝土结构成功与否的关键在于碳纤维布与混凝土之间粘结性能的优劣。故对碳纤维布加固混凝土受弯构件破坏形态中的剥离破坏现象进行介绍,并归纳出影响剥离的主要因素。最后提出了防治剥离破坏现象的工程处理建议。     

预应力CFRP布及预紧螺栓加固RC梁试验研究

为提高碳纤维布加固RC结构的效果及其可靠性,提出了预应力碳纤维布与预紧螺栓联合加固技术。结合在役RC梁的损伤特点及目前的RC梁加固方法,分别采用不同的碳纤维布加固技术对完整梁和破坏梁的抗弯性能进行了对比试验研究。针对目前碳纤维布张拉设备的缺陷,研发了便于现场应用的新型碳纤维布布张拉设备,分析了预应力大小对加固效果的影响。结果表明,预应力碳纤维布及预紧螺栓联合加固技术是一种更可靠的桥梁加固方法,不仅能够提高RC梁正截面的抗弯承载能力及正常使用阶段的截面刚度,而且螺栓预紧锚固碳纤维布能够很好地抑制其在混凝土表面的剥离,提高碳纤维布与混凝土表面之间粘结强度,对碳纤维布施加预应力能够充分发挥其高强性能,有效抑制混凝土裂缝开裂和开展。     

碳纤维布与混凝土粘结破坏面特征

碳纤维布加固混凝土结构技术的关键问题之一是粘结界面的粘结性能如何。试验结果表明 ,不同受力状态下粘结界面的破坏特征不同 ,粘结强度不同。通过对粘结破坏面特性的分析 ,解释了不同受力状态下粘结强度不同的原因 ,对碳纤维布与混凝土的粘结性能有了深入理解。     

纤维增强复合材料的耐久性能试验研究

通过快速冻融试验、耐碱性试验、浸水试验、湿热暴露试验、人工加速老化试验,研究了腐蚀环境对纤维增强复合材料（FRP）的复合体及粘结剂力学性能的影响.结果表明：碳纤维增强复合材料（CFRP）的耐久性能较好,在各种暴露条件下,其力学性能没有明显退化;玻璃纤维增强复合材料（GFRP）的耐久性能略差,水环境、碱环境、湿热环境以及冻融循环对其均产生了较大影响.粘结剂试件在人工加速老化曝露试验后,其外观颜色和力学性能均发生一定的变化.     

紫外线对CFRP与混凝土粘结性能的影响

随着FRP加固结构的广泛应用,其耐久性问题也日益突出并受到关注。FRP与混凝土粘结的耐久性能与FRP材料的耐久性同等重要。光老化(尤其是紫外线)是影响FRP与混凝土粘结耐久性的环境因素的一种。对两种粘结形式的FRP与混凝土粘结性能进行了紫外线老化试验研究和分析,考察CFRP-混凝土拉伸剪切强度和正拉粘结强度随老化时间的变化特性,对比有无防护对CFRP-混凝土正拉粘结强度的影响。结果表明,紫外线对CFRP与混凝土的拉伸剪切强度影响较大,防护能有效缓减CFRP与混凝土的正拉粘结性能在紫外线作用下的劣化。     

湿热环境下预应力CFRP加固高强混凝土的耐久性

通过试验研究了湿度为98%,温度分别为20 ℃,40 ℃,60 ℃的湿热环境下预应力碳纤维增强复合塑料（CFRP）加固高强混凝土的破坏形态和承载性能,分析了预应力等级、温度、环境作用时间等因素对加固试件耐久性的影响。结果表明:经过湿热环境作用后,施加预应力等级为CFRP极限抗拉强度30%的预应力加固试件的开裂荷载和极限荷载均有不同程度的下降;随着环境温度的提高,加固试件的破坏形态逐渐由弯剪破坏转变为弯曲破坏;湿热环境作用对预应力CFRP加固试件的整体不利影响大于非预应力试件,并且随着预应力增加,不利影响会进一步加剧。     

碳纤维增强复合材料布加固损伤预应力混凝土梁剥离性能试验分析

碳纤维增强复合材料(CFRP)布用于普通混凝土结构加固性能研究较为深入,而对于预应力混凝土结构加固性能的研究相对较少。为了研究CFRP布加固损伤预应力混凝土结构黏结性能对其受力性能的影响,通过对3根CFRP布加固不同损伤程度的高强预应力钢筋混凝土梁进行静载试验,研究损伤程度及预应力度对其黏结性能的影响。试验发现,试件破坏前CFRP布均发生剥离,达到破坏时,CFRP布完全剥离、拉断或受压区混凝土被压碎。通过CFRP布应变-荷载曲线及试件挠度-荷载曲线分析表明,试件的剥离荷载与其损伤程度呈反比,而与预应力度呈正比。     

用无机胶粘贴CFRP布加固混凝土板抗火性能试验研究

针对粘贴CFRP布用有机胶软化点过低的问题,研制出600℃时强度不低于常温强度的无机胶。为探索用无机胶代替有机胶粘贴CFRP布提高加固结构抗火性能的可行性,进行了5块用无机胶粘贴CFRP布加固混凝土板的抗火试验。考虑到高温时CFRP布在绝氧条件下强度降低较为缓慢的特点,试验前分别选用厚型隧道防火涂料和厚型钢结构防火涂料对其进行防火保护。试验板先按ISO 834标准升温曲线升温1.5h,再自然降温1.0h。各板底纵向CFRP布经历最高温度为90~300℃,火灾下跨中最大新增位移介于计算跨度的1/438~1/95。经历火灾后,CFRP布完好,无机胶与混凝土板可靠粘贴。试验结果表明:采用无机胶粘贴CFRP布加固混凝土板,厚型隧道防火涂料和厚型钢结构防火涂料均能达到对CFRP布进行控温和绝氧的目的,前者防火效果明显优于后者;用无机胶粘贴CFRP布加固混凝土板采用防火涂料保护后,火灾下和火灾后CFRP布与混凝土板均可有效共同工作。     

CFRP板加固钢筋混凝土矩形截面梁的预应力水平计算

针对预应力碳纤维复合材料板(CFRP板)加固的钢筋混凝土矩形截面梁,应用梁底面、粘结层间和CFRP板之间的变形协调条件,推导出了一个理论模型.应用该模型计算得到了预应力释放完毕状态下CFRP板的正应力以及粘结层间的剪应力沿梁跨长的分布,进而得到了该状态下CFRP板的预应力水平.随后将计算得到的CFRP板的预应力水平与试验结果进行对比,结果吻合良好.     

碳纤维布加强钢筋混凝土梁试验研究

本文用碳纤维布加强钢筋混凝土梁,主要从理论与试验来研究其受力性能.通过试验,分析碳纤维布对钢筋混凝土梁承载能力的改善作用,及不同碳纤维布粘贴方式对梁承载能力的影响,最后提出了碳纤维布加固钢筋混凝土梁受剪承载力计算公式,并与试验结果作了比较.     

预应力碳纤维布加固钢筋混凝土T形梁试验研究

近年来,预应力碳纤维布加固混凝土梁技术以其碳纤维布强度利用程度高、能改变被加固梁正常使用阶段性能的显著优点成为粘贴类加固研究的一个热点。通过3根预应力碳纤维布加固钢筋混凝土T形梁的试验研究,对比分析了预应力碳纤维布、非预应力碳纤维布加固梁和未加固混凝土梁的性能区别,试验结果进一步验证了预应力碳纤维布加固技术的显著优点。试验研究可为后续同类研究提供参考。     

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.