浅析FRP-混凝土界面粘结性能试验方法

外贴纤维增强复合材料(FRP)施工技术在加固既有混凝土结构方面应用广泛,大量工程实践表明,FRP-混凝土界面粘结性能是影响加固效果的一个重要因素。本文归纳分析了常用的5类FRP与混凝土界面粘结试验,并就其试验特点、优缺点、发展趋势进行了深入讨论。研究成果可为FRP-混凝土界面粘结性能研究提供一定试验技术支撑。     

FRP与混凝土界面性能剥离承载力预测模型研究

对国内外FRP-混凝土界面粘结性能试验和界面剥离承载力预测模型进行了综述,包括理论及试验分析推导出的界面剥离承载力预测模型。用不同学者提出的界面剥离承载力预测模型对纤维片材与混凝土界面粘结性能进行研究,从数据结果的差异中更直观的反应预测模型在实际应用中的局限性。     

FRP-混凝土界面粘结性能有限元方法研究

分析FRP-混凝土界面的粘结性能, 是研究FRP外贴加固钢筋混凝土结构的基础问题。本文根据已有的面内剪切试验研究结果, 采用大型通用有限元程序MSC.Marc建立有限元模型并导入裂面剪力模型子程序, 进行了非线性计算分析。引入了“裂缝带模型”、“界面粘结承载力”、“有效锚固长度”等概念, 对混凝土单元开裂软化模量以及裂面剪力模型进行了优选。得到了FRP应变分布规律和界面粘结应力分布规律, 提出了全新的“粘结屈服平台”概念, 建议相关的界面性能非线性有限元分析采用本文的方法。     

带植筋新旧混凝土粘结界面剪切强度试验研究

新旧混凝土粘结界面的剪切强度是衡量界面粘结性能的最重要指标。基于Z形粘结试件直剪试验,研究植筋情况下新旧混凝土粘结界面的剪切强度。采用统计方法,分析植筋直径、植筋深度及植筋率对粘结界面剪切强度的影响,结果表明:为保证新旧混凝土界面的粘结性能,植筋深度需不小于10倍的植筋直径,且界面剪切强度随植筋率的增大而增大。利用试验结果,对已有新旧混凝土粘结界面剪切强度的主要计算公式进行了对比分析,分析结果表明:吻合度较高的计算公式,可供实际加固工程参考。     

FRP-混凝土界面粘结滑移关系研究

FRP-混凝土界面粘结-滑移模型可从两个角度进行分析,即"粘结强度模型"和"粘结-滑移本构模型"。"粘结强度模型"是从整体角度描述FRP-混凝土粘结性能,而"粘结-滑移本构模型"是从局部的角度(即局部的粘结本构模型)来描述FRP-混凝土的粘结性能。介绍了国内外各种"粘结-滑移本构关系"模型,为FRP加固混凝土结构的分析和应用提供依据。     

混凝土和聚合砂浆粘结界面的剪切性能试验研究

混凝土和聚合砂浆粘结界面的剪切性能试验结果,对于估算混凝土结构的修补和加固面积与长度具有重要的参考价值。介绍了对3组聚合砂浆与混凝土粘结试件进行的剪切试验,并对测试结果进行了讨论,得出砂浆和混凝土粘结剪切强度以及粘结剪切性能的一般规律。     

新老混凝土粘结的剪切性能试验研究

新老混凝土粘结面的抗剪切性能是衡量粘结性能的最为重要的指标之一。采用 3年龄期的老混凝土 ,浇制了一批Z形新老混凝土粘结剪切试件和整体混凝土伴随剪切试件。通过试验研究 ,得出了不同强度的新混凝土和不同界面粗糙度对新老混凝土粘结剪切性能的影响规律 ,并利用双因素方差分析方法进行了进一步的论证     

FRP-混凝土界面特性研究的试验方法与剥离承载力问题

本文对FRP加固混凝土梁界面特性研究的众多问题,以及FRP加固混凝土梁FRP-混凝土界面特性研究的局限性进行了总结,分析了FRP-混凝土界面剥离承载力的影响因素、剥离承载力与试验方法的关系问题,归纳和评价了FRP-混凝土界面特性研究的试验方法、剥离承载力与试验方法等关系问题,并提出了FRP-混凝土界面特性研究的宽缺口梁试验法。     

聚合物砂浆与混凝土抗剪粘结性能研究

通过24个测点的剪切粘结强度试验,分析聚合物砂浆与混凝土界面粘结抗剪性能,阐述混凝土强度、界面粗糙度、修补方位对剪切粘结强度的影响,最后提出剪切粘结强度的计算模型。     

表面跨缝贴FRP布—混凝土界面粘结—滑移机理试验研究

本文通过在混凝土表面跨缝贴FRP(纤维增强复合材料)布的双剪试验,重点研究了表面跨缝贴FRP布-混凝土界面粘结-滑移机理。试验结果表明,初始裂缝对其附近的FRP-混凝土界面粘结-滑移关系有明显影响,且初始裂缝深度越大,影响越明显。通过对试验数据的拟合及大量试算,本文提出了在无初始裂缝前提下及有初始裂缝前提下都能运用的FRP-混凝土界面粘结-滑移本构模型,该模型包括初始裂缝深度、界面上的点到初始裂缝的距离等参数。     

带U型箍的FRP板-混凝土搭接接头单剪试验研究

大量既有基础设施由于材料性能退化、超负荷使用等原因性能退化,不能满足使用需求,因此需要进行加固、修复和改造。纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer/Plastic,简称FRP)是一种新型高性能材料,具有高强、轻质、耐腐及施工便捷等优越的性能,已广泛应用于工程结构的加固。将FRP板粘贴于钢筋混凝土梁/板等受弯构件,提升其抗弯承载能力,是钢筋混凝土结构主流的受弯加固技术之一。FRP加固钢筋混凝土梁/板的极限承载能力通常由中部剥离破坏或混凝土保护层剥离破坏控制,剥离破坏发生时FRP的最大应变仅为其极限抗拉应变的20%～40%,未能有效地利用FRP抗拉强度。FRP-混凝土搭接接头单剪试验常用于研究FRP-混凝土的粘结性能,采用该类试验研究带U型箍的FRP-混凝土的粘结性能,研究U型锚对粘结性能的提升,从而有助于提升配置U型箍的FRP加固钢筋混凝土受弯构件的力学行为。试验包含了6个试件,重点研究U型箍角度的影响。试验结果表明:锐角(如35°和45°)能够显著地提升FRP-混凝土界面粘结性能。     

高温影响下新老混凝土粘结的剪切性能试验研究

为了研究高温对新老混凝土粘结性能的影响,本文对既有混凝土经历高温后再与新混凝土粘结和新老混凝土粘结后再经历高温两种类型的Z形粘结试件进行了剪切试验研究,总结了影响粘结面剪切性能因素(温度、冷却方式、界面粗糙度和界面剂)的影响规律,提出了温度对粘结面剪切强度和剪应力滑移关系的影响计算公式,建立了高温后粘结剪切强度的多因素统一计算公式。在试验的基础上,分析了高温对新老混凝土粘结的损伤机理,并给出了火灾后混凝土结构进行粘结修补的建议。     

火伤混凝土粘结加固的剪切变形试验

为了研究火伤混凝土粘结加固后粘结面的工作性能,对大量遭受高温损伤混凝土与新混凝土的Z形粘结试件进行剪切试验,测得不同温度(20~900℃)、不同冷却方式和不同界面粗糙度情况下粘结面的剪切滑移曲线,拟合出相应的计算公式,并概括粘结面剪切滑移曲线的变形特点。     

喷射FRP-混凝土界面的黏结滑移模型研究

为研究喷射FRP-混凝土界面黏结滑移关系,对5个试件进行了双面剪切试验以及数值模拟,分析其界面破坏模式、界面受剪承载力、加载端荷载滑移曲线、界面黏结滑移关系等力学性能指标,并对纤维体积率、喷射FRP厚度等影响因素展开了研究。最后在试验和数值模拟的基础上,建立了喷射FRP-混凝土界面黏结滑移本构模型,并将模型计算结果与试验结果进行对比。研究表明：纤维体积率和喷射FRP厚度对界面黏结性能影响较大;论文所建的界面有限元模型可较为准确地模拟喷射FRP-混凝土界面的黏结力学性能;提出的指数型理论计算模型具有较高的准确度及一定的安全裕度,可用于实际工程中分析喷射FRP-混凝土界面黏结力学性能。论文研究成果可为喷射FRP加固技术的应用推广提供理论基础。     

湿热环境下粘钢加固混凝土界面的粘结性能

钢板-混凝土界面粘结性能是粘贴钢板加固混凝土结构的关键。通过对湿热环境下27个钢板-混凝土试件进行试验研究,分别进行5、10、15d的加速湿热老化,然后进行双剪试验,获得了钢板-混凝土界面发生剪切剥离破坏过程中的极限荷载、钢板应变分布及荷载-位移关系。分析了环境温度、湿度耦合作用对钢板-混凝土界面粘结耐久性能的影响,并综合考虑钢板-混凝土的粘结破坏模式、受力过程、粘结界面相对位移发展规律,提出了粘结界面剪应力、滑移与温度和湿度相关的表达式。建立了考虑温度、湿度影响的粘结-滑移本构关系模型,数值模拟结果与试验结果吻合较好。     

FRP板与混凝土湿粘结界面剪切性能试验研究

采用7种不同的粘结树脂,通过2批双剪试件的拉伸剪切试验研究了拉挤成型玄武岩纤维复合板与后浇混凝土湿粘结界面的力学性能,并将其与在既有混凝土表面外贴FRP形成的干粘结界面进行了比较,通过对比两者的破坏特征、荷载位移曲线、有效粘结长度、粘结滑移关系、界面断裂能以及粘结破坏机理,深入地研究了湿粘结界面的性能.结果表明：湿粘结的粘结强度仅为干粘结的1/2~2/3,但2种界面的有效粘结长度相差不大.最后,基于试验数据提出了适用于湿粘结界面的剪切滑移本构模型.     

FRP-混凝土界面粘结滑移本构模型

FRP-混凝土界面的粘结滑移关系是FRP加固混凝土结构受力分析的基础。由于FRP-混凝土界面受力情况的特殊性,通常很难通过试验直接获得粘结滑移关系,因而现有的粘结滑移本构模型或多或少存在一些问题。本文根据作者提出的细观单元有限元研究的结果,建议了一组新的界面本构模型以及界面剥离强度计算公式。根据本构模型简化程度不同,分别命名为:精确模型、简化模型和双线性模型。其中精确模型可以考虑不同界面胶层刚度的影响,简化模型和双线性模型则适用于一般界面粘结胶层。通过与大量界面试验结果的对比表明,本文建议的模型可以准确预测界面的剥离强度和剥离过程,且精度优于现有各模型。     

异形钢纤维与混凝土粘结性能试验研究

自行设计了异形钢纤维与混凝土粘结强度试验方法.以混凝土基体强度、钢纤维形状和钢纤维埋角为参数,制作了24组试件,进行了钢纤维与混凝土基体的粘结试验.试验结果表明:混凝土基体强度、钢纤维形状以及钢纤维埋角是影响钢纤维与混凝土界面粘结强度以及异形钢纤维在拔出过程中所耗能量的主要因素;界面粘结强度随混凝土基体强度的提高而增大;B型(书钉型)钢纤维的粘结性能和拔出时所耗能量均优于J型(剪切平直型)钢纤维;界面粘结强度以及钢纤维拔出时的总耗能随钢纤维埋角的增大而降低.     

冻融循环对灌封胶修补混凝土界面性能的影响

混凝土界面开裂后强度大大降低,会严重影响混凝土的性能。基于此,研究了冻融循环对灌封胶修补混凝土界面性能的影响,并采用4种不同的灌封胶对混凝土界面进行修补,在冻融循环条件下对试件进行了斜剪切试验和三点弯曲试验。试验结果表明:冻融循环可以提高修补界面的粘结性能,经灌封胶聚氨酯705、有机硅911和环氧树脂808修补后的混凝土界面在冻融循环前后均发生内聚破坏,而经环氧树脂802修补的混凝土界面发生黏聚破坏,证明其具有较好的粘结性能。因此认为环氧树脂802更加适用于严寒地区的混凝土裂缝修补。同时,该试验也可为严寒地区修补混凝土裂缝提供一定参考。     

碳纤维布与高温后混凝土界面粘结性能统计分析

针对部分现有碳纤维布与高温后混凝土粘结性能试验研究成果进行统计,总结CFRP—高温后混凝土界面剪切粘结强度随粘结长度、粘结宽度和受火温度的变化规律。结果表明:随着温度不断升高,CFRP—高温后混凝土界面剪切粘结强度有先升后降的趋势,峰值强度温度区间为280℃～320℃;在20℃～300℃区间内,剪切粘结强度略有升高,提高幅度为5%,在300℃～600℃区间内,剪切粘结强度逐渐降低,降低幅度为27%,依据相关文献试验数据拟合剪切粘结强度比与受火温度关系式,可为今后进一步开展相关研究工作提供参考。