GFRP筋嵌入式加固混凝土构件黏结破坏性能试验研究

嵌入式(NSM)加同法是FRP材料加固混凝土结构的一种新的应用形式.通过GFRP筋嵌入混凝土黏结试验,研究黏结长度和开槽尺寸对破坏形式和极限承载力的影响.极限承载力随黏结长度增加而增加,平均黏结强度随黏结长度增加而减少.当黏结长度较小时发生GFRP筋与树脂界面破坏和树脂周围混凝土劈裂破坏.当黏结长度较大时,沿GFRP筋...     

FRP筋与混凝土的粘结性能

FRP筋与混凝土之间的粘结性能是FRP筋混凝土结构的关键问题,是能否充分利用FRP筋高强性能的决定性因素。本文分析了FRP混凝土结构的粘结机理以及粘结破坏形式,讨论了影响FRP筋混凝土结构粘结性能的因素,并在最后提出了一些问题及建议。     

国外对FRP筋的研究与应用

为解决钢筋混凝土结构中,钢筋的锈蚀问题,在构件中以FRP筋替代钢筋,因而不存在所谓的钢筋锈蚀问题,彻底解决了由钢筋锈蚀产生的耐久性问题。与钢筋相比,在混凝土结构中配FRP筋,具有较优越的特性,介绍了其在结构使用中的优缺点。国外在FRP筋的相关研究领域,取得了一些成果,并且已在个别试验工程中进行了应用。     

FRP筋与混凝土粘结性能试验研究

FRP筋与混凝土的粘结性对工程结构的耐久性有着至关重要的影响。粘结性的影响因素有:筋直径、粘结长度、筋表面情况等。通过制作13个拉拔试块进行粘结性的试验研究,试验采用中心拉拔方式进行。试验采用直径20和25的FRP筋,埋置深度为直径的3~5倍,观察试验中的试件破坏形态有FRP筋拔出破坏和混凝土劈裂片破坏,根据拔出荷载来计算二者的粘结强度。分析GFRP筋拉拔承载力与直径和埋深的关系表明:拉拔承载力随着直径和埋深的增大而增大,而增长率逐渐减小。随着直径与粘结长度的增大,GFRP筋与混凝土之间的粘结强度逐渐减小。     

FRP筋与混凝土粘结性能的试验研究

进行了28个纤维聚合物(FRP)筋拔出粘结试验,试验变量为FRP筋种类、FRP筋直径、混凝土强度和粘结长度,拔出试验记录了拔出荷载、FRP筋加载端滑移、破坏现象。FRP筋破坏形式是表面脱落和筋断裂,而混凝土未出现明显破坏。随着FRP筋的种类、直径、粘结长度不同,粘结强度变化范围是7.96~41.80MPa,粘结强度随着粘结长度、直径增加而减少,与混凝土强度无关。     

国内外对FRP筋与混凝土粘结性能研究现状

根据国内外关于FRP筋混凝土粘结性能的试验研究成果。介绍了FRP筋混凝土粘结滑移性能的研究发展和现状,讨论了FRP筋与混凝土粘结性能研究的思路     

FRP筋与混凝土粘结滑移性能的试验研究

通过对埋入混凝土一定深度的螺纹FRP筋的对称拉拔试验,研究了FRP筋与混凝土间界面的粘结滑移及界面应力传递机理,分析了自FRP筋加载端至自由端界面粘结滑移的发展、传递过程,探讨了FRP筋沿埋入深度方向的界面剪应力变化及界面粘结滑移的破坏特征。本文研究结果表明,FRP筋与混凝土界面剪应力及FRP筋滑移自FRP筋加载端至自由端逐步传递,滑移量逐渐减小;FRP筋混凝土与钢筋混凝土滑移破坏有着本质的区别,钢筋混凝土产生滑移时主要是混凝土撕裂和压碎,而FRP筋混凝土滑移破坏是以筋肋削弱或剪切破坏为主要特征。     

纤维增强复合筋与混凝土黏结性能试验及黏结-滑移本构关系模型

对30个纤维增强复合材料(FRP)筋-混凝土黏结试件进行了拉拔试验,研究了FRP筋类型、直径、黏结长度与混凝土强度等级对界面黏结性能的影响。在试验研究基础上,建立了预测界面黏结强度和黏结剪应力-滑移本构关系模型,并与试验结果进行了比较分析。试验结果表明,破坏模式为FRP筋滑移拔出或者FRP筋断裂。4个试验变量中FRP筋类型对界面黏结强度影响最为显著。计算结果表明,建立的预测模型与试验值吻合较好,可以有效地预测FRP筋与混凝土界面的黏结强度和黏结剪应力-滑移关系曲线。     

预应力FRP筋混凝土梁刚度研究综述

针对FRP筋具有高强、轻质、抗腐蚀、耐疲劳等优点,但其弹性模量低的现状,提出了采用对FRP筋施加预应力,以充分发挥其抗拉强度的技术,并针对国内预应力FRP筋混凝土梁的短期刚度进行了综述。     

Experimental study on bond behavior between FRP and concrete

In this paper, two kinds of tests were designed to investigate and study the bond behavior between fiber-reinforced-plastic (FRP) and concrete. By newly designed double-shear test setup, the strain development and distribution in FRP plate was acquired. At the same time, the direct shear bond distribution was given and the effective bond length was suggested. Through a bending test on simply supported beam with an extended end, the strain and stress distribution of FRP plate in the negative moment zone were studied. Based on the test results, conclusions including the maximum effective bond length, the mean bond stress and the development length for flexural bond in the negative moment zone were presented. The effective bond length is about 100 mm and the mean bond stress is about 1.287 MPa. The development length for flexural bond in the negative moment zone is about 300 mm.     

FRP复合材料与混凝土的粘结强度试验研究

FRP复合材料与混凝土的粘结强度是混凝土结构外粘FRP板材这一加固新技术的重要研究课题。本文首先采用FRP板-混凝土块搭接接头的单剪试验方法,考虑FRP板的搭接长度、支座高度变化、试件对中偏位、FRP板与混凝土块的宽度比等因素,对FRP与混凝土的粘结强度进行了深入研究。然后利用试验结果与最近提出的陈-滕粘结强度公式作了比较研究。研究结果表明:(1)粘结破坏有FRP剥离破坏和混凝土拉剪破坏两种形式;(2)FRP板的搭接长度、试件对中偏位、FRP板与混凝土块的宽度比等因素对粘结强度有显著影响,支座高度变化也有一定影响;(3)粘结强度不小于“有效粘结长度”时,陈-滕粘结强度公式具有较高精度。     

锈蚀钢筋与再生混凝土间粘结性能试验研究

通过电化学加速锈蚀方法,获得了7组不同钢筋锈蚀率（0~7.62%）的C30再生混凝土拔出试件。采用RILEM TC9-RC标准,得到了不同钢筋锈蚀率下再生混凝土与钢筋之间的荷载-滑移曲线。分析了钢筋锈蚀率对再生混凝土与钢筋粘结滑移性能的影响。结果表明：在钢筋锈蚀率较小时,再生混凝土粘结试件发生拔出破坏;当钢筋锈蚀率超过1.4%时,粘结破坏形式转变为再生混凝土劈裂破坏;再生混凝土与钢筋之间的粘结强度退化与普通混凝土的粘结性能退化规律有相似之处,均有一个先上升后快速下降的过程;根据试验结果,建立了再生混凝土与锈蚀钢筋间粘结-滑移本构方程。图10表5参5     

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。     

盐腐蚀环境下内嵌FRP筋加固混凝土界面黏结性能试验研究

为了研究盐腐蚀环境下内嵌FRP筋加固混凝土界面的黏结性能,对27个内嵌FRP筋加固混凝土试件进行盐腐蚀后的单端拉拔试验,分析试件的受力过程和破坏模式,研究内嵌FRP筋黏结长度、腐蚀时间和FRP筋类型对界面黏结性能的影响。结果表明：盐腐蚀的试件破坏模式分为结构胶劈裂、FRP筋拉断和结构胶劈裂且FRP筋弯折等3种,且以结构胶劈裂破坏为主。盐腐蚀环境下内嵌FRP筋混凝土试件的黏结应力与黏结长度、破坏模式与腐蚀时间有关。盐腐蚀环境会影响混凝土、黏结材料及FRP筋的力学性能,加剧黏结界面失效破坏。腐蚀时间为30 d和90 d的内嵌BFRP筋加固混凝土试件的耐盐腐蚀能力高于内嵌GFRP筋加固混凝土试件的,腐蚀时间为60 d的内嵌GFRP筋加固混凝土试件的耐盐腐蚀能力优于内嵌BFRP筋试件的。根据试验数据拟合了盐腐蚀环境下内嵌FRP筋加固混凝土界面黏结-滑移本构关系,其拟合优度达到0.988 0。     

再生混凝土与锈蚀钢筋间的粘结性能试验研究

为了探究再生混凝土结构的耐久性能,对5组不同钢筋锈蚀率(0~9%)的再生混凝土梁式试件进行加载试验。分析不同钢筋锈蚀率对再生混凝土梁式试件的钢筋应变、局部粘结应力、粘结滑移和极限粘结应力的影响。结果表明:钢筋锈蚀率大于3%时试件底部开始有细微锈胀裂缝出现;锈蚀率越大,荷载作用下钢筋应变沿锚固位置的变化曲线越平缓;局部粘结应力沿锚固段呈现出双峰分布,峰值主要集中在加载端和自由端附近;加载端附近位置滑移现象最先发生,远离加载端滑移现象延后;随着钢筋锈蚀率的增大,极限粘结强度先增加后降低,极限荷载下的滑移值增大。     

FRP与混凝土界面黏结-滑移本构关系的试验研究

FRP与混凝土的黏结性能是外贴纤维增强聚合物加固钢筋混凝土结构技术的关键问题。采用修正梁模型,对9个外贴FRP条带加固混凝土受弯构件的黏结性能进行了试验研究,考察混凝土强度和FRP黏结长度对黏结性能的影响,分析了FRP应变以及局部黏结剪应力发展规律以及沿黏结长度在各级荷载下的分布规律,计算得到了局部黏结剪应力-滑移关系曲线。通过对试验结果的统计回归分析,提出3种不同复杂程度的局部黏结剪应力-滑移本构关系模型,3种本构关系模型与试验结果都吻合较好,可供实际加固改造工程应用以及完善相应规范的编制参考。     

锈蚀钢筋与混凝土黏结性能试验研究

对锈蚀钢筋和混凝土黏结性能进行了试验研究,其中考虑了钢筋锈蚀率和水灰比的影响。试验采用100 mm立方体试块,其内部埋设直径为6 mm的光圆钢筋。将试块部分浸在氯离子溶液中并采用电解方法加速钢筋锈蚀。锈蚀之后,通过拉拔试验得到锈蚀试件的黏结-滑移曲线。结果表明:混凝土中的钢筋发生锈蚀、体积膨胀,通常会在混凝土表面产生裂缝;拔出试验试件典型的破坏现象为黏结劈裂破坏;锈蚀钢筋与混凝土之间的黏结力随着水灰比的增大而减小,锈蚀程度大的钢筋黏结力降低。     

玄武岩纤维复合筋与混凝土握裹强度的试验研究

玄武岩纤维复合筋是我国战略性新兴产业重点产品。玄武岩纤维复合筋为无机材料,与混凝土基体有很好的兼容性,耐海水腐蚀性好,在替代钢筋用于海洋地材混凝土方面具有很大潜力。对比测试了玄武岩纤维复合筋与淡水河砂混凝土、玄武岩纤维复合筋与海水海砂混凝土、钢筋与淡水河砂混凝土、钢筋与海水海砂混凝土的握裹强度,试验发现玄武岩纤维复合筋与混凝土握裹强度比钢筋与混凝土握裹强度高;玄武岩纤维复合筋与海水海砂混凝土的握裹强度比玄武岩纤维复合筋与淡水河砂混凝土握裹强度高;玄武岩纤维复合筋与混凝土握裹强度极差较大。