碳纤维布加固对腐蚀钢筋与混凝土粘结性能的影响

正确评估FRP(Fiber Reinforced Polymer)加固对腐蚀钢筋与混凝土粘结性能的影响是确定FRP加固效果的重要问题之一.本文采用外加电流加速腐蚀法对96个预埋钢筋的试件进行腐蚀,腐蚀完成后横向包裹2层单向碳纤维布;通过拉拔试验研究了碳纤维布加固、钢筋种类、保护层厚度及腐蚀率对腐蚀钢筋与混凝土粘结性能的影响规律,探讨了拉拔破坏机理.研究表明:(1)碳纤维布约束使螺纹钢筋试件破坏模式由混凝土劈裂破坏转变为钢筋拔出破坏;(2)钢筋种类、保护层厚度是影响钢筋峰值粘结强度的主要因素,螺纹钢筋试件的峰值粘结强度约为光圆钢筋的2倍;(3)当实际腐蚀率小于5%时,碳纤维布约束对提高钢筋峰值粘结强度作用较小,腐蚀试件峰值粘结强度与未腐蚀试件峰值粘结强度之比(简称比峰值粘结强度)提高约5%—7%,但碳纤维布约束使拉拔全曲线下降段变得平缓,粘结应力维持在较高的水平;(4)当实际腐蚀率大于5%时,腐蚀试件的峰值粘结强度随着腐蚀率增大逐步降低.     

干湿交替条件下FRP布加固混凝土粘结性能

为揭示FRP布在干湿循环条件下加固混凝土的粘结性能,采用理论分析和实验的方法,推导了FRP布在干湿循环条件下加固混凝土的粘结性能的衰减函数,揭示出其粘结性能的衰减特征;分析其外观、极限承载力及粘结强度等指标,研究FRP布在干湿循环条件下加固混凝土的粘结性能衰减过程.研究结果表明:混凝土试件从混凝土浅层的拉断破坏或者从纤维布处破坏,混凝土等级高的试块是混凝土被拉断.相同混凝土等级情况下,干湿交替早期对粘结强度的影响较大,后期影响不明显,干湿交替对较低等级混凝土影响较大,对较高等级混凝土影响较低;CFRP的正拉粘结强度大于GFRP的粘结强度.     

粘结长度对CFRP-C60混凝土界面性能的影响

通过自行设计的加载装置,采用双面剪切试验法研究了粘结长度对碳纤维增强复合材料(CFRP)-C60高强混凝土界面性能的影响,并提出了最小粘结长度的概念和有效粘结长度模型.结果表明:随粘结长度的增大,试件破坏时的极限荷载和极限位移均显著增加,但初始剥离荷载和初始剥离位移都没有明显的变化;随着荷载的增加,应力的传递区域不断向前推进,同时应力传递区域的长度也不断增加,即应力传递区域呈现动态变化;C60混凝土的最小粘结长度大约为有效粘结长度的2倍,只有当粘结长度大于最小粘结长度时才可充分发挥粘结界面的承载力,提高界面延性.     

碳纤维布加固混凝土梁裂缝及界面性能模拟

为深入了解碳纤维布加固钢筋混凝土梁的裂缝及界面性能,对外粘碳纤维布的钢筋混凝土梁受弯下的非线性全过程进行有限元模拟,其中混凝土采用多线性等向强化模型模拟,碳纤维布假定为线弹性,界面采用陆新征简化模型模拟.着重分析碳纤维布加固前后梁的裂缝分布及破坏形态、加固梁在不同载荷下碳纤维布的受力情况、碳纤维布与混凝土界面的粘结滑移机理.结果表明:通过以上分析,模型能较好地反映梁的受力全过程,与试验结果一致.     

盐冻条件下FRP布加固混凝土粘结性能试验

目的研究FRP布加固混凝土在盐冻侵蚀下能否按预定要求起到应有的效果及其力学性能的变化.方法将混凝土试块进行25次、50次、75次和100次的盐冻处理,并采用试验机进行轴拉试验,对其试件的外观、极限承载力及粘结强度等指标进行对比分析.结果试验结果表明:盐冻时间越长越易从混凝土的浅层区发生拉断破坏或者从纤维布处破坏,进行100次盐冻处理的C20混凝土试件粘结强度平均值仅为0.890 MPa;C40混凝土试块经过100次盐冻处理后,粘结强度平均值仍达到3.944 MPa,其破坏形式为混凝土被拉断.结论在相同混凝土等级不同作用时间情况下,盐冻开始时对粘结强度的影响较大,后来变得不是很明显.在不同混凝土等级相同作用时间情况下,盐冻对较低等级混凝土影响较大,对较高等级混凝土影响较低,同时CFRP的正拉粘结强度远大于GFRP的粘结强度,CFRP的粘结强度较高.     

钢管混凝土界面粘结滑移性能

钢管混凝土界面粘结滑移性能的研究对于完善钢管混凝土设计理论和有限元分析模型具有重要意义。对钢管混凝土界面粘结滑移特点和研究现状进行了阐述,介绍了推出和推离两种试验研究方法以及国内外采用两种方法对钢管混凝土界面粘结强度的试验研究成果,总结比较了混凝土强度、钢管截面形状、钢管内表面状况及钢管混凝土构件受力状态对粘结强度的影响。针对钢管混凝土粘结滑移研究中存在的问题,着重分析了混凝土强度、收缩徐变、温度及构件受力状态等影响,并提出了钢管混凝土界面抗剪粘结力的组成、构件复杂受力状态下粘结性能、粘结滑移本构关系等需进一步研究的内容。     

界面剂对新旧混凝土界面粘结性能影响的试验研究

为研究界面剂对新旧混凝土界面粘结强度的影响及其粘结机理,进行未涂刷界面剂与涂刷水泥净浆、掺10%粉煤灰水泥浆、掺10%U型膨胀剂水泥浆、掺10%丁苯乳液水泥浆等5组Z形试件的直剪试验,测定各试件新旧混凝土界面的剪切强度;同时,采用显微硬度仪与扫描电子显微镜,分析界面过渡区的显微硬度值分布规律、微观结构形貌以及水化产物种类与分布特征.试验结果表明,新旧混凝土界面为薄弱区域,涂刷合适的界面剂可优化孔结构,改善界面密实度,增大新旧混凝土在微观层面上的机械咬合作用.此外,常用的4种界面剂中,水泥净浆和掺U型膨胀剂水泥浆的性价比相对较高.     

湿热耦合环境下碳纤维布加固混凝土界面耐久性能

为研究碳纤维补强聚合物加固混凝土结构在湿热环境下的耐久性能,通过对不同湿热耦合作用下36个CFRP-混凝土试件进行试验研究,分别进行5 d、10 d、15 d的加速湿热老化,并对其进行双剪试验,分析了不同温度、湿度的耦合作用下CFRP-混凝土界面的破坏形态、极限承载力、应变分布及相对位移等力学参数,进而分析湿热耦合环境对界面力学性能及黏结耐久性能的影响。结果表明:湿热老化作用后,CFRP-混凝土界面的界面力学性能有所退化;高温高湿耦合作用对界面的力学性能影响较大,15 d湿热腐蚀后,极限荷载、极限位移、CFRP应变较室温组试件分别下降26. 11%、25. 77%、40. 33%;湿热腐蚀介质渗入黏结界面,引起应变传递及位移发展更为迅速,对加固结构耐久性造成了损伤。     

纤维布加固混凝土梁粘结剥离破坏分析

对纤维布加固混凝土梁发生粘结剥离破坏进行了理论分析,发现其破坏原因主要是界面间产生应力集中;对各种参数进行分析,得到了两种不同剥离破坏形式下的最大粘结剥离应力;通过对纤维布粘贴层数、长度以及粘结胶力学特性等关键要素的控制,可以有效地抑制粘结剥离破坏的发生。     

冻融循环对预应力CFRP-混凝土加固梁界面性能的影响

通过36个预应力CFRP加固梁的单剪试验,考察初始预应力、冻融循环次数、碱性溶度对加固梁界面粘结性能的影响。试验结果表明:碱性环境、冻融次数、初始预应力值对界面粘结性能的影响中,初始预应力值影响最大,其次碱性环境、冻融次数影响相比较弱。在碱性寒冷地区,初始预应力值不易过大,否则严重影响界面粘结强度。     

HB-FRP混凝土界面中钢扣件部位黏结滑移模型

钢扣件有效提高了HB-FRP(Hybrid Bonding FRP)与混凝土的黏结性能.为了得到钢扣件部位的界面黏结滑移模型,采用混凝土塑性损伤模型,考虑钢扣件建模,建立了HB-FRP单剪的细观有限元数值模型.对混凝土的拉压本构关系及损伤因子进行了探讨,研究了HB-FRP加固混凝土界面的黏结性能、剥离过程及破坏机制.对混凝土强度等级及钢扣件的尺寸开展了参数分析,结合参数分析结果,提出了考虑混凝土强度和栓钉直径参数的钢扣件部位黏结滑移模型.研究结果表明:若混凝土断裂能相等,混凝土受拉本构的形式对数值模拟结果影响不大.本研究提出的钢扣件部位黏结滑移模型与Wu YF模型对比,两者破坏能基本相等.     

钢—混凝土光滑界面粘结性能研究

国内外对于钢——混凝土界面粘结滑移性能的试验和理论研究一直在不断深入和完善,基于已有的较成熟理论的型钢混凝土界面粘结性能研究,总结了相关试验方法;对于加载初期,界面粘结应力沿锚固长度呈指数分布这一理论,通过比较两种计算公式下粘结应力曲线与实测曲线的吻合程度,得出采用能量法推出的公式更好的结论,对以后相关钢——混凝土光滑...     

再生混凝土与锈蚀钢筋界面粘结性能

从钢筋锈蚀率、水灰比、钢筋直径及相对保护层厚度等因素对再生混凝土与锈蚀钢筋粘结性能的影响进行分析研究,选取割线抗滑移刚度和界面粘结能量作为粘结性能的退化规律指标并建立其粘结性能退化模型,以期打破现有研究的局限性并为再生混凝土结构的安全使用和耐久性设计提供理论指导,最后结合粘结锚固可靠度分析,发现再生混凝土较普通混凝土的受拉钢筋锚固设计长度可相应缩短。     

方钢管再生混凝土界面粘结性能试验

对8根钢管再生混凝土柱界面粘结性能进行研究,探讨再生骨料取代率及再生混凝土强度对钢管再生混凝土界面粘结性能的影响.结果表明:钢管再生混凝土荷载-滑移曲线大致经历无滑移阶段、应力上升段、应力下降段等3个阶段,不同再生骨料取代率的钢管再生混凝土荷载-滑移曲线具有类似的特征;再生骨料的取代率对钢管与再生混凝土界面粘结强度影响显著,再生骨料取代率越高,界面粘结强度越低;再生混凝土强度对钢管再生混凝土强度有一定影响,随着再生混凝土强度提升,粘结强度逐渐增加,但增幅逐渐降低.     

碳纤维布加固混凝土框架受力性能

为了避免纤维布拉断、剥离等提前破坏模式,提出了铝角钢/FRP加固框架结构梁、柱端部的新型加固方法.介绍了两跨两层框架试件的几何、配筋、加固过程和试验方法.通过比较分析,选择合适的应力-应变模型以模拟FRP对混凝土的约束效应,截面的弯矩-曲率关系近似地采用带软化段的四折线型,对加固后的框架进行非线性分析,与试验结果作了对比.最后,研究了混凝土约束效应、加固长度、合理选择待加固杆件对加固框架受力性能的影响.数值分析结果与试验结果吻合良好,FRP产生的约束效应对框架受力有较大影响,适当选择加固长度和加固量,可以实现塑性铰或破坏面位置的转移,特别加强薄弱的杆件,可以取得显著的加固效果.     

FRP与混凝土界面粘结性能的试验研究

纤维(FRP)与混凝土的粘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粘结性能进行了试验研究.分析了FRP应变、局部粘结剪应力发展规律以及沿粘结长度在各级荷载下的分布规律.考察了混凝土强度和FRP粘结长度对粘结强度等粘结性能的影响.验证了FRP有效粘结长度,探讨了有效粘结长度的影响因素,计算得到了局部粘结剪应力-滑移关系曲线.通过对试验结果的统计回归分析,提出了局部粘结剪应力-滑移本构关系模型以及有效粘结长度计算公式,分析结果与试验结果都吻合较好,可供实际加固改造工程应用及完善相应规范的编制参考.     

碳纤维增强复合材料加固混凝土粘结性能试验

碳纤维增强复合材料(carbon fiber reinforced polymer, CFRP)加固混凝土技术在桥梁工程与建筑工程中有大量应用,而直接影响工程结构加固维修的关键因素是其界面粘结性能,因此开展相关试验研究对保障工程安全具有重大意义。以一种基于专门设计的试验装置进行弯曲剪切试验来研究CFRP-混凝土界面的粘结性能。利用数字图像相关(digital image correlation, DIC)法得到的应变场确定碳纤维布的脱粘长度,同时对碳纤维增强材料的性能进行了理论分析,探讨了试验中的力学响应。结果表明：弯剪破坏的原因是弯矩的增大导致界面粘结强度和极限荷载的降低。通过对比弯剪试验和理论应变分布曲线,证明试验的有效性。粘结区在弯曲作用下产生的正应力有一个固定的有效区域,在该区域以外不会产生正应力。因此,在工程应用中,确定碳纤维布板的剥离长度可以减少维护工作,碳纤维布-钢筋混凝土在受弯曲和拉伸的共同作用下,可以在加载端有效应力区域内进行再加固,增加使用寿命。     

贴片加固混凝土梁界面粘结剪应力的分析与计算

以弹性理论为基础,根据贴片加固混凝土梁的截面变形协调条件和静力平衡条件,推导出了任意线性荷载作用下贴片加固梁的界面粘结剪应力及片材端部界面最大粘结剪应力的计算公式,并给出了均布荷载和集中荷载2种情况下的具体表达式.研究结果表明:由于表达式考虑了混凝土梁、粘结胶层和加固片材性能对界面粘结剪应力的影响,因而具有更高的计算精度;采用这些公式可以对不同荷载作用、不同粘结长度和宽度及不同梁截面形式的贴片加固梁片材端部界面最大粘结剪应力进行验算,以防止加固梁片材端部出现界面剥离破坏.     

石材受弯构件复合加固界面粘结性能试验

进行15个石材复合砂浆试件粘结性能双剪推出试验,研究砂浆种类、砂浆强度和抗剪连接件等参数对砂浆与花岗岩石材界面粘结强度的影响.试验研究表明,自配改性砂浆比商品聚合物砂浆具有更好的界面粘结性能;界面植入U型抗剪连接件,能较显著提高砂浆与石材的界面粘结抗剪强度;采用自配改性砂浆和商品聚合物砂浆,其界面抗剪强度均可满足石材受弯构件加固界面抗剪需求.     

碳纤维织物增强混凝土薄板的界面粘结性能试验

为了研究碳纤维织物增强混凝土薄板中织物和混凝土界面间粘结性能,首先介绍了德国斯图加特大学提出的测试织物在薄板的混凝土基体中界面粘结性能的拉拨试验方法,并通过初步试验,讨论了试验方法中试件养护条件和试验机夹具夹持试件的尺寸2个因素对试验结果的影响.然后,进一步研究了复合材料中的织物在其使用前的预浸胶和复合材料薄板制作过程中在织物上施加预拉力2项工艺对提高织物和混凝土基体间界面粘结性能的影响.采用Ohno ＆ Hannant理论,分析和探讨了该试验方法的机理.最后,得出该试验方法能较准确地反映织物增强混凝土薄板中织物和混凝土界面间粘结性能的结论,并提出织物浸胶和施加预拉力可以提高其界面间粘结性能的建议.