华北自然环境条件下碳纤维片材耐久性能的试验研究

碳纤维片材加固混凝土结构广泛应用于土木工程,关于其耐久性能的研究已得到了工程界的重视。通过对目前土木工程加固常用的几种碳纤维片材耐久性进行的试验研究,考察在华北地区自然环境条件下老化对其抗拉强度、伸长率和弹性模量等的影响。目前已完成了40个试件的试验,结果表明,随着老化时间的延长,CFRP的抗拉强度和伸长率略有降低,弹性模量基本保持不变。     

华北自然环境条件下表面防护对浸润树脂耐久性能的影响

FRP作为一种复合材料,浸渍树脂是其重要的组成部分,因此,树脂本身的耐久性能对FRP材料的抗老化性能会有影响。对土木工程加固常用的树脂耐久性进行了试验研究,并对一部分试件进行了遮挡防护。考察华北地区自然环境条件对其抗拉强度、伸长率和弹性模量等的影响。2年已完成了7组共35个试件的试验。结果表明,有防护试件的性能优于无防护试件的性能。     

华北自然环境条件下浸渍树脂耐久性能对碳纤维片材耐久性影响的试验

碳纤维片材加固混凝土结构广泛应用于土木工程。仅就碳纤维本身而言,其性能受环境影响较小,作为FRP复合材料,其耐久性能还要受到树脂性能的影响。对目前土木工程加固常用的两种碳纤维片材及树脂耐久性进行了对比性试验研究。2年来已进行了16组共80个试件的试验。考察在华北地区自然环境条件下老化对其抗拉强度、伸长率和弹性模量等的影响。试验结果表明,浸渍树脂抗拉强度与碳纤维片材抗拉强度有一定关系,而伸长率和弹性模量的变化受树脂耐久性能的影响不明显。     

氯盐环境下碳纤维布加固受损钢筋混凝土构件界面耐久性研究

以钢筋混凝土(RC)棱柱体为研究对象,基于法拉第定律,利用电化学的方法加速模拟钢筋混凝土不同程度的腐蚀损伤,探讨氯盐环境中既有钢筋锈蚀程度和加固方式对碳纤维增强复合材料(CFRP)加固RC构件界面耐久性的影响。本研究考虑直接粘贴加固、裂缝修补后粘贴加固和替换受损混凝土后加固三种修复方法,实施CRRP加固后界面搭接构件的氯盐加速腐蚀,通过开展氯盐腐蚀后的CFRP-混凝土界面单剪加载试验,初步探明了氯盐环境下CFRP加固腐蚀受损RC构件界面的破坏机理,并建议了不同腐蚀程度RC构件的加固方法。研究表明:加固前RC构件既有钢筋锈蚀程度对CFRP的加固效果影响显著;对于钢筋锈蚀率较大的试件,采用裂缝修补后粘贴CFRP加固法和替换受损混凝土后加固法更能发挥CFRP材料的高强性能,提高界面的耐久性。     

CFRP约束轴压预压混凝土棱柱体的应力研究

通过CFRP约束预压混凝土棱柱体的轴压试验,研究了在不同预压力下的CFRP加固预压混凝土棱柱体试件与CFRP加固未预压混凝土棱柱体试件,测得CFRP加固后的极限应力值,并与混凝土棱柱体试件的应力值进行了对比分析,分析了CFRP加固混凝土棱柱体的破坏特征,为实际工程的加固提供了试验依据.     

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。     

复杂环境及荷载共同作用下CFRP加固高强钢筋-混凝土梁受力性能试验

为研究冻融循环、湿热环境、持续荷载等因素共同作用对碳纤维增强复合材料（CFRP）加固高强钢筋混凝土梁耐久性的影响,制作了15根CFRP加固钢筋混凝土梁。对荷载和环境因素耦合作用下CFRP加固钢筋混凝土梁的结构性能进行了试验研究和理论分析。结果表明:湿热环境和冻融循环都会对CFRP加固钢筋混凝土试件产生不同程度的影响;采用CFRP加固钢筋混凝土梁将增加试件刚度,但环境作用使得黏结界面劣化,从而使加固试件刚度降低,变形增大;持续荷载会加速环境对CFRP加固钢筋混凝土试件的劣化速度,并且随着荷载等级的增大,影响越来越明显;相同环境作用下,持续荷载使得试件极限承载力降低,并且随着持续荷载的增加,试件承载力降低加快;经受150次冻融循环、湿热1 000 h作用时,持续荷载等级为30%,60%试件的承载能力分别下降2.5%,10.2%,持续荷载会加速劣化加固混凝土试件的抗弯性能;温度40°、湿度98%的湿热环境下500 h比冻融循环150次对试件劣化程度产生的影响更为显著。     

CFRP加固方钢管扭转性能试验研究及理论分析

碳纤维增强复合材料(CFRP)一般用于加强钢构件的弯曲和压缩能力,而忽视了扭转时CFRP加固钢梁的性能。对纯扭转作用下的CFRP加固方钢管(SHS)梁进行试验研究。对一组扭转作用下的CFRP加固钢管试件进行试验,试件采用不同的加固方式,包括垂直、螺旋和反向螺旋缠绕。研究结果表明:使用CFRP能够提高CFRP加固钢梁试件的弹性和塑性抗扭强度。CFRP的层数和加固方式是强度提高的重要因素。基于得到的屈服扭矩和极限扭矩,给出了加固钢梁试件的扭转性能曲线和失效模式,并进行了总结。     

碳纤维布(CFRP)加固T形圆钢管节点的静力性能研究

通过对两个足尺T形圆钢管节点进行支管轴向静力加载试验,研究了未加固试件和碳纤维布(CFRP)加固试件的破坏模式及静力性能。试验结果的对比表明:未加固试件在支管轴力作用下,由于主管的径向刚度远小于支管的轴向刚度而容易发生主管表面的局部屈曲;由于CFRP对主管的约束作用,有效地限制了主管表面的局部屈曲,试件最终发生了整体强度屈服破坏。对比分析基于试验测试得到的荷载-位移曲线,发现CFRP加固试件的极限承载力比未加固的试件高17.8%,说明CFRP可以有效地提高管节点的静力性能。采用有限元软件ABAQUS对CFRP加固节点进行模拟,通过与试验测试结果的对比,验证了有限元模型的准确性。在此基础上,对CFRP加固T形管节点进行参数分析,参数主要考虑了主、支管管径比、主管的径厚比以及CFRP黏贴长度、方向和层数分别对管节点加固效果的影响,并给出各参数的影响规律。     

CFRP与钢材的粘结性能试验研究

与传统的钢结构加固方法相比,粘贴CFRP加固钢结构具有明显的优势。CFRP与钢结构之间的粘结性能直接影响加固效果,但是目前国内对这方面的研究还很少。从众多的粘结材料中优选出适合于粘贴CFRP加固钢结构的粘结剂,设计相应的试件,对CFRP与钢材之间的粘结强度和粘结耐久性进行试验。试验结果表明:选用的3种粘结剂可以作为粘贴CFRP加固钢结构的粘结材料,性能满足设计要求。对粘贴碳纤维布加固钢板进行静力拉伸试验,测量碳纤维布的应变分布,得到碳纤维布与钢板之间的粘结应力分布和碳纤维布的有效粘结长度。并与理论公式的计算结果进行了对比,二者吻合较好。     

华北自然环境条件下表面防护对碳纤维片材耐久性能的影响

碳纤维片材加固混凝土结构广泛应用于土木工程,关于其耐久性能的研究已得到了工程界的重视。通过对目前土木工程加固常用的碳纤维片材在华北地区自然环境条件下的耐久性能进行了试验研究,其中,对部分试件进行了遮挡防护,以期考察防护与否对碳纤维片材抗拉强度、伸长率和弹性模量等的影响。试验每组试件设为5件,目前试验时间截至2年,已进行了7组共35个试件的试验。经分析发现,无防护碳纤维片材拉伸性能比有防护碳纤维片材下降快。     

西北自然环境条件下碳纤维片材耐久性能的试验研究

FRP加固广泛应用于土木工程,对耐久性能的研究已得到了工程界的重视。对目前土木工程加固常用的碳纤维片材耐久性进行了初步的试验研究。考察我国西北自然环境条件下老化对其抗拉强度、伸长率和弹性模量等的影响。共完成40个碳纤维片材的拉伸性能试验。截至自然老化2年时,碳纤维片材伸长率略有下降,抗拉强度与弹性模量基本不变。     

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。     

不同环境条件下CFRP自然老化性能试验研究

为了掌握结构加固用碳纤维布在不同环境条件下的性能变化规律,进行了华北地区和西北地区不同环境条件下两种共计200个碳纤维布试件的自然老化试验。两年的初步检测结果表明,在西北和华北地区的自然环境下,CFRP材料的耐久性能够满足工程要求。     

FRP耐久性评价方法

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。在FRP材料、浸渍树脂及CFRP-混凝土粘结性能的系列耐久性试验的基础上,从理论上提出了一种评价其耐久性的方法。在此评价方法中建立了单一快速试验环境和复合快速试验环境下FRP名义力学性能衰减模型,在分析快速和自然老化试验结果对应关系时提出并计算了单一和复合加速因子。通过名义力学性能平均衰减速率这一指标建立了从未知材料到已知材料的映射,对未知材料进行耐久性评价。     

负弯矩区经碳纤维布加固梁柱节点的试验研究

通过对加固与未加固节点的加载对比试验,分析碳纤维布距离梁边的远近以及碳纤维布加固量的不同对梁柱节点负弯矩区加固效果的影响规律。试验结果表明:粘贴的碳纤维布离梁边越近,其加固效果越好;反之效果越差。碳纤维布粘贴的层数越多,加固效果越好。但是当粘贴层数大于3层时,梁的极限抗弯承载力增大不再明显。