玄武岩纤维布约束混凝土柱耐火性能热因素分析

对玄武岩纤维复合材料(BFRP)约束混凝土柱在高温下的温度场和极限承载力进行了分析。结果表明,对于有机胶约束混凝土柱,当表面温度高于340℃后约束开始消失;对于无机胶约束混凝土柱,当表面温度高于580℃后约束开始消失;当温度达到800℃时,无机及有机胶粘贴的玄武岩纤维布均失去约束效力;BFRP有一定的隔热能力,使用无机胶粘贴的BFRP其隔热性能优于有机胶。     

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。     

无机胶凝材料粘贴碳纤维布加固混凝土结构研究进展

总结了近年来用无机胶凝材料粘贴碳纤维布加固混凝土结构的研究进展，包括各种无机胶凝材料（碱激发胶凝材料、氯氧镁水泥和水泥基复合材料）的分类与起源，碳纤维布常温与高温力学性能，以及无机胶凝材料加固混凝土结构常温与抗火性能等，指出了无机胶凝材料在加固技术中尚存在的一些问题，如各种无机胶凝材料的极限变形能力尚显不足等。分析结果表明：碱激发胶凝材料可耐600℃高温，氯氧镁水泥可耐300℃高温，且二者黏结加固效果均优于水泥基复合材料；常温下无机胶凝材料的粘贴加固效果与环氧类有机胶大体相当，高温下其加固效果明显优于环氧类有机胶，因此，用无机胶凝材料粘贴碳纤维布加固混凝土结构并以此提高结构的承载力是可行的；用无机胶凝材料粘贴碳纤维布加固混凝土结构的耐久性及其抗火设计方法等，应是今后一段时间建筑结构加固领域值得关注的课题。     

无机胶粘贴纤维布加固钢筋混凝土梁高温性能试验研究

常用的环氧树脂类有机粘结剂难以承受100℃以上的高温,采用无机粘结剂(MOC)来粘结纤维布加固钢筋混凝土结构,以期改善耐火性能。首先试验了这种无机粘结剂在常温下的各种性能,并对分别采用MOC和环氧树脂作为粘结剂的纤维布加固素混凝土小梁在常温下的受弯承载力进行了比较,证实用MOC作为粘结剂是可行的。随后进行了100℃~400℃间4种高温下MOC的各种性能试验,结果表明,在温度低于300℃时,MOC能保持较好的加固性能,当温度达到400℃时,MOC的各种性能下降很多,这主要是由其成份中结晶水损失过多所致。理论研究发现,混凝土的抗拉强度在300℃时也已降到原来的52%,使胶与混凝土的粘结强度降为原来的72%,因此,建议在使用MOC作为粘结剂时,碳纤维布外表面应采用防火涂层,使胶层处的温度小于300℃。     

无机胶粘贴碳纤维布加固混凝土柱的轴压性能试验研究

通过对无机胶粘贴碳纤维布混凝土柱与有机胶粘贴碳纤维布加固的混凝土柱以及未加固的混凝土柱进行轴压试验,对比各柱的破坏形态、抗压强度、变形能力和应力-应变曲线。结果表明:无机胶粘贴碳纤维布加固的混凝土柱可以取得较高的抗压强度和较好的变形能力。通过对试验数据进行回归分析,提出无机胶粘贴碳纤维布约束混凝土的抗压强度、极限压应变计算式和本构关系模型。     

碳纤维布与玄武岩纤维布加固混凝土圆形短柱轴压试验对比研究

通过碳纤维布及玄武岩纤维布加固混凝土圆形短柱轴压性能对比试验,研究纤维布层数对加固后混凝土圆柱轴压性能的影响。结果表明:在纤维布环向包裹约束作用下,混凝土圆柱抗压强度和变形能力明显提升,但刚度提高不明显;混凝土圆柱加固效果随纤维布层数增加而提高,相同加固层数,CFRP加固效果明显优于BFRP,且一层CFRP加固效果与三层BFRP相似;实际工程中可通过提高纤维布抗拉强度、厚度和层数增加纤维布约束能力,进而提高约束混凝土抗压强度。     

用碱激发矿渣耐高温无机胶在混凝土表面粘贴碳纤维布试验研究

针对目前粘贴碳纤维片材加固混凝土结构所用有机胶软化点过低的问题,研发了在600℃下强度不降低的碱激发矿渣无机胶。通过用碱激发矿渣无机胶在混凝土表面粘贴碳纤维布的双剪试验,确定了碱激发矿渣无机胶的最优配合比。探索了改进碱激发矿渣无机胶对碳纤维布浸润性的工艺和方法。通过测试高温后碱激发矿渣无机胶的抗压强度,验证了碱激发矿渣无机胶的耐高温性。试验过程中,先以水为矿渣粉质量的42%,模数M=1.0的水玻璃为矿渣粉质量的12%的比例制备出碱激发矿渣无机胶,再将碳纤维布在该类无机胶中浸泡并杵捣30m in左右,最后用该无机胶在混凝土表面粘贴浸泡后的碳纤维布。这种试件的面内剪切强度可达1.41MPa,破坏时界面混凝土发生大面积剥离。试验结果表明用碱激发矿渣无机胶粘贴碳纤维布加固混凝土结构构件是可行的。     

碳纤维布加固玄武岩纤维复材筋工程用水泥基复合材料混凝土梁的受弯性能

设计制作了三组不同层数的碳纤维布(CFS)加固受弯构件,分别为玄武岩纤维复材(BFRP)筋混凝土梁、BFRP筋工程用水泥基复合材料(ECC)梁和BFRP筋ECC-混凝土复合梁,并对其进行受弯性能试验研究。研究了碳纤维布粘贴层数对加固试件极限荷载、破坏形态、裂缝和变形的影响。结果表明:相同荷载下,复合梁和ECC梁试件的变形和裂缝宽度均小于普通混凝土梁试件。在受弯构件受拉区配置ECC可有效提高构件抵抗变形和裂缝的能力。经粘贴碳纤维布加固后的试件的开裂荷载和极限荷载均大于未加固试件,粘贴一、二、三层CFS加固的复合梁极限荷载较未加固梁分别增加了12. 5%、16. 6%、19. 7%。粘贴CFS布可有效提高构件的承载力和抵抗变形、裂缝的能力。改善效果随CFS粘贴层数的增加而增大,但提升幅度逐渐减小。     

新型无机胶加固钢筋混凝土梁板的应用

采用新型无机胶(MPB)替代环氧类树脂胶对混凝土梁板进行碳纤维布的加固。首先介绍了无机胶的类型,并通过粘贴碳纤维布的混凝土试块的双剪试验和不同温度下新型无机胶的抗压强度的变化来验证采用新型无机胶粘贴碳纤维布加固混凝土梁板的有效性。实践表明,新型无机胶(MPB)的耐高温性能良好,通过新型无机胶(MPB)粘贴碳纤维布加固处理过的框架结构能在短期内达到有效提高框架结构承载力和耐高温的目的,新型无机胶的出现使得碳纤维布加固技术在建筑业中的发展前景更加广泛。     

外粘贴BFRP加固新疆杨木矩形截面柱轴心受压力学性能试验研究

针对外粘贴BFRP纤维布加固杨木矩形短、长柱在力学性能上存在差异,以不同粘贴方式、不同层数及不同木柱长度为变量,对杨木矩形短、长柱进行轴压力学性能试验,分析长柱破坏形态、极限承载力、荷载-位移、荷载-应变等。试验结果表明,与未加固杨木矩形长柱比较,BFRP纤维布能较好的约束木柱横向变形,提高了木柱承载力、延性、刚度、变形能力。与杨木长柱比较,横向粘贴BFRP纤维布加固短柱效果优于长柱的加固效果。     

BFRP约束钢筋混凝土短柱偏心受压试验研究

以偏心率、加固量和粘贴形式为变化参数,共进行18个圆形截面钢筋混凝土柱试验.其中15个试件包裹了纤维布,另外3个未包裹纤维布.试验结果表明:由于玄武岩纤维布(BFRP)的作用,包裹BFRP试件较对比试件的承载力有很大提高,同时延性也有不同程度的提高,证明了BFRP约束对提高钢筋混凝土柱的力学性能的有效性.最后,提供了环向包裹FRP后圆形截面钢筋混凝土柱承载力计算方法,计算结果和试验结果基本吻合.     

BFRP管膨胀混凝土短柱轴压力学性能试验研究

通过30根玄武岩纤维(BFRP)管膨胀混凝土短柱轴压试验,研究了BFRP布层数、膨胀剂掺量对BFRP管膨胀混凝土短柱轴压力学性能的影响。结果表明:试件脆性破坏特征明显;掺入适量膨胀剂可提高BFRP管混凝土短柱轴压极限承载能力,试件轴压极限承载能力提高幅度随膨胀剂掺量增加呈先提高后降低趋势;对于本试验C40,C50两个系列试件其最大轴压极限承载力对应膨胀剂掺量分别为10%和15%;膨胀剂掺量相同时,随BFRP布层数增加,试件轴压极限承载力有明显提高趋势;试件轴向、环向应力-应变曲线均表现为双折线形。     

CFRP加固钢筋混凝土板耐火性能的试验研究

对3块CFRP加固钢筋混凝土板进行火灾试验,分析了破坏形态、截面温度场和挠度。结果表明:(1)无机胶粘贴CFRP加固混凝土板的耐火极限约为22min;(2)涂有防火涂料加固板的截面温度比无防火涂料的小;(3)同等防火保护下无机胶粘贴CFRP加固混凝土板的截面温度比有机胶的小很多;(4)火灾下CFRP的失效有一定突然性;(5)有防火保护的无机胶粘贴CFRP加固混凝土板耐火性能良好,暴露火灾中90min仍有良好的加固性能。     

CFRP条带加固损伤混凝土柱受压性能试验研究

通过对12根采用两种加固率(CFRP加固率30%和50%)加固不同损伤程度的混凝土圆柱进行轴心受压试验,研究持载状态下CFRP布条带约束损伤混凝土柱受压性能,分析损伤程度、初始应力和加固量对混凝土柱的受力性能影响及试件破坏特征。试验及分析结果表明:相同损伤程度的试件,其抗压承载力和延性随CFRP布加固量的增加而增大;CFRP布加固量相同的试件,其极限承载力随着混凝土柱损伤程度的增大而降低,且当损伤程度高于0.6时(混凝土柱出现竖向微裂缝),极限承载力下降较快;CFRP加固率不低于50%时,才能有效地约束混凝土柱,提高其极限承载能力和延性。     

寒冷地区碳纤维布加固混凝土方柱变形性能试验研究

针对冬季恶劣的施工条件,研究冬季严寒环境下CFRP加固混凝土结构技术,对保障城镇生命线工程在冬季严寒环境条件下结构修复施工的顺利进行具有重要意义。针对室外寒冷环境碳纤维布包裹,并在室外寒冷环境进行放置养护后,考虑15℃、-15℃、-25℃环境温度,对未加固和加固试件(8组42个试件)进行轴压破坏对比试验,研究了试件的破坏形态、受力性能等。试验的结果表明:温度对钢筋和碳纤维布的变形性能影响不大;温度变化对混凝土的变形性能有一定的影响。总体上,加固的素混凝土短柱和钢筋混凝土短柱,承载能力明显提升、变形性能和延性的改善效果显著。-25℃、-15℃环境温度与15℃相比,承载能力提高幅度大体上呈现出随温度降低而减小,但包裹两层碳纤维布时增强效果下降较小,说明试件的加固效果受温度的影响较大,试件承载能力的提高随着温度的下降而降低,但增加CFRP用量可以在一定范围内抵御温度对加固效果的影响。     

BFRP布加固圆截面木梁受弯性能试验研究

为研究玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)布加固圆截面木梁的受弯性能，对未经加工处理的足尺木梁进行三分点加载试验。试件分为4组总计12根，长度均为3300mm。其中1组为未加固试件，另外3组为采用不同方式粘贴BFRP布的加固试件，分别为底部粘贴、底部与侧面环向粘贴、底部与侧面螺旋缠绕粘贴。对各组试件的荷载-跨中位移、荷载-跨中截面应变和跨中截面应变等曲线进行了对比分析。试验结果表明：与未加固试件相比，底部粘贴、底部与侧面环向粘贴、底部与侧面螺旋缠绕粘贴BFRP布的试件极限荷载分别提高了16.30%、24.34%和30.54%。BFRP布加固试件在破坏过程中，木材的塑性变形明显，其抗压强度得到充分发挥，截面应变符合平截面假定。采用ANSYS有限元分析软件模拟得到试件的荷载-位移曲线，与试验结果吻合较好。有限元分析结果表明，试件的受弯承载力随着BFRP布侧面环向粘贴的间距减小而增大。最后，基于BFRP布加固圆截面木梁的三阶段破坏特征，提出其受弯承载力计算公式，计算结果与试验结果的差值小于10%，可为圆截面木梁加固设计提供参考。     

采用地聚物粘贴碳纤维布加固混凝土梁试验研究

采用地聚物替代环氧类胶粘剂对混凝土梁进行碳纤维布加固。首先通过地聚物的拉伸剪切试验和粘贴碳纤维布的水泥砂浆试块的双剪试验,比较了不同温度下地聚物和环氧类胶粘剂的拉伸剪切强度和粘结性能;随后开展了4根碳纤维布加固混凝土梁和1根未加固混凝土梁的常温对比试验,验证了采用地聚物粘贴碳纤维布加固混凝土梁的有效性。研究结果表明：地聚物的耐高温性能明显优于环氧类胶粘剂;常温下采用地聚物粘贴单层碳纤维布加固混凝土梁的承载能力与采用环氧类胶粘剂时相差不大。     

层数对玄武岩纤维布与木材有效粘结长度影响的试验研究

进行了33个木材与玄武岩纤维布(BFRP)粘结试件的单剪试验,主要考察粘贴层数对BFRP与木材粘结性能的影响,测量了不同粘贴层数下BFRP与木材界面的应变分布规律。比较了在不同粘贴层数下BFRP与木材之间的极限荷载和粘结应力分布情况,结果表明,随着BFRP粘贴层数的增加,有效粘结长度呈增加趋势,在木材含水率为10%条件下,1,2,3层玄武岩纤维布与木材(福杉)的有效粘结长度分别在100,120,150mm左右;粘贴层数对木材与玄武岩纤维布的极限粘结荷载也有一定影响,随BFRP粘贴层数的增加,极限粘结荷载逐渐增加。     

玄武岩纤维加固混凝土短柱试验研究

针对工程中大量存在的结构短柱现象,本文研究了玄武岩纤维布(BFRP)加固矩形短柱的抗震性能。试验结果表明:使用BFRP加固混凝土短柱,试件极限承载力提高效果不明显,但极限位移大幅提高,抗震耗能能力增强,破坏模式由剪切破坏转变为弯剪破坏。同时,试验表明纤维加固量的增加对试件的抗震性能影响甚小。     

玄武岩纤维增强复合材料加固新疆杨圆柱的力学性能试验研究

通过对15根新疆杨圆柱进行轴压试验,研究了玄武岩纤维(BFRP)布粘贴层数(1层和2层)和粘贴方式(间隔贴和满贴)对圆柱承载力、延性等性能的影响;并与相同试验条件下的方柱进行了对比分析。结果表明:BFRP加固圆柱承载力提高10.7%～26.4%;刚度提高1.0～5.04倍;延性提高29.0%～70.9%。通过对轴压试验下的圆柱和方柱性能比较,可看出:加固后圆柱的承载力、延性优于加固后的方柱。