芳纶纤维布约束混凝土冻融循环试验与损伤模型研究

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1、铁道建筑2013年第1期RailwayEngineering129文章编号：1003—1995(2013)01·0129-05芳纶纤维布约束混凝土冻融循环试验与损伤模型研究郝伟，徐英国，曾运财，黄命辉，付亚伟(1．中国航空港建设第九工程总队，四川成都611430；2．空军第六空防工程处，湖南衡阳421000)摘要：通过对C20，C30，C35，C45，C50共5个强度等级的芳纶纤维布约束混凝土(KFFCC)进行轴心受压强度和快速冻融循环试验，利用损伤力学和数学模拟的方法，研究了KFFCC的轴心受压

2、力学性能、冻融耐久性、冻融后内部损伤变量的变化规律及损伤模型。结果表明：KFF对混凝土受压承栽力的提高效果非常明显，在外粘1、2和3层KFF的情况下，KFFCC和普通混凝土轴心受压强度比为19．O％一54．8％、51．9％和73．5％。KFFCC抗冻等级在F300以上，具有优异的冻融耐久性。以相对动弹性模量为损伤变量建立了KFFCC冻融损伤模型，发现动弹模量衰减模型的拟合精度优于冻融累积损伤模型，幂函数模型比指数函数模型有更好的拟合精度和相关性，模型能够较好地反映KFFCC的冻融损伤规律和损伤程度

3、。关键词：芳纶纤维布约束混凝土轴心受压强度冻融循环动弹性模量损伤模型中图分类号：TU528文献标识码：ADOI：10．3969／j．issn．1003—1995．2013．O1．39既有的钢筋混凝土结构建筑物由于环境恶劣、荷胁，因此这一问题受到学术界和工程界广泛的重视。载增加、结构用途变更、设计标准更新和结构可靠度提作为断裂力学的必要发展和重要补充，损伤力学高等原因，存在承载力和耐久性不足或使用功能不满是材料结构变形与破坏理论的重要组成部分，它着重足要求等问题。为了改善这些结构的使用功能，提高考察

4、的是损伤对材料宏观力学性质的影响和材料及结承载力，延长使用年限，迫切需要对其进行加固修复。构损伤演化的过程和规律。这与传统破坏理论只注重纤维增强聚合物(FiberReinforcedPolymer，FRP)由于由变形至破坏的起点——终点式的研究截然不同，损其良好的物理、力学性能而广泛应用于各种既有混凝伤的研究方法将是使人们对材料的力学性质的认识更土结构的补强和加固。20世纪开始进行FRP补强加深刻和更趋于合理的重要途径，建立混凝土材料的损固技术的研究，碳纤维、芳纶纤维和玻璃纤维增强塑伤模型可解析其

5、细观结构对外部荷载的响应。因此，料¨得到广泛应用。芳纶纤维即芳香酰胺纤维，商运用损伤理论来研究KFFCC材料的冻融损伤规律是品名称为凯芙拉(Kevler)，不仅具有高强、质轻、良好合理可行的。的抗冲击、耐疲劳性能和耐腐蚀的特性，还具有优良的本文通过对KFFCC进行轴心受压强度和快速冻介电性、吸能性和减震性，同时具有施工工艺简便、施融循环试验，对ASC的轴心受压力学性能和冻融循环工质量好、综合费用低等突出特点，因而工程中越来越耐久性进行系统研究，并利用损伤力学和数学模拟的多地采用外粘芳纶布(Kevl

6、erFiberfabric，KFF)来补强方法，结合冻融循环试验结果建立了ASC冻融损伤模加固结构。我国从20世纪90年代中期也开展了碳纤型，为新型高性能混凝土材料的研究应用和损伤预测维布补强加固混凝土结构、砌体结构的研究，但对KFF提供理论基础和技术支持。补强加固技术的研究，目前尚处于起步阶段一，积累1试验材料与方法的试验数据、工程经验还较少，涉及冻融循环条件下芳纶纤维布约束混凝土(KevlerFiberFabricConfined1．1试验材料Concrete，KFFCC)的损伤规律与模型的研

7、究更少。而试验用水泥为陕西耀县秦岭牌42．5P．O水泥，密冻融损伤是导致寒冷地区混凝土结构性能劣化的主要度3．10g／cm；粗骨料采用级配5～20mm泾阳石灰因素，对混凝土结构的耐久性和安全性造成巨大的威岩碎石；细骨料为灞河中砂，细度模数为2．73；KFF采用北京卡本公司生产的CAS-415型芳纶纤维布及其收稿日期：2012-04—15；修回日期：2012—10—20配套的CFSRA／B型浸渍树脂胶，KFF厚度为0．276基金项目：军队重点科研项目(ZH08007)mm，实测抗拉极限强度为2206

8、．1MPa，弹性模量为作者简介：郝伟(1982一)，男，山东栖霞人，工程师，博士。130．8GPa，断裂延伸率为1．7％，配套树脂为25℃下l3O铁道建筑可操作时间>40min的树脂胶。W=(G。一G)／G。×100％(2)1．2试验方法式中，为n次冻融循环后试件质量损失率；G。为冻为了进行加固效果的对比，本试验设计了两种类融前的试件质量，g；G为n次冻融循环后的试件质型的试件：第一类为未粘贴KFF加固的圆柱体，即对量，g。比试件；第二类为粘贴KFF加固圆柱体。加固试件的t昆凝土的