纤维增强聚合物条带约束混凝土圆柱的耐久性

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1、水利学报年月第卷第期文章编号纤维增强聚合物条带约束混凝土圆柱的耐久性高丹盈李趁趁赵广田郑州大学水利与环境学院河南郑州郑州大学土木工程学院河南郑州摘要通过碳化盐溶液干湿循环下碳纤维增强聚合物布和玻璃纤维布条带约束混凝土圆柱耐久性试验对比分析了环境作用纤维布类型粘着剂类型胶和胶对混凝土圆柱轴压性能的影响结果表明无论是否受环境作用纤维增强聚合物约束圆柱的轴向应力应变关系基本呈双线性其强度与延性都比无约束混凝土圆柱有一定提高碳化环境对和约束圆柱基本没有影响盐溶液干湿循环作用后条带约束混凝土柱的强度刚度和延性降低约束柱比约束柱耐干湿循环性能好此外胶的种类对耐久性也有一定影响

2、关键词纤维增强聚合物条带约束混凝土圆柱耐久性碳化盐溶液干湿循环中图分类号文献标识码研究背景纤维增强聚合物复合材料由于强度高耐久性好施工简便施工周期短和质量有保证等优点在钢筋混凝土结构的修补加固工程中比一般加固方法有着明显的优势对于水工建筑物中的复杂曲面防水防腐要求严格的结构的补强加固更具有其它加固方法无法比拟的优越性如在黄坡水库低水管加固中的应用在广东灰口水闸闸底板加固中的应用在湖南大江边水库闸墩加固中的应用等等可以预料随着潮湿或有水条件下粘结材料的研发与应用在水工建筑物的修补加固工程中将会发挥更大的作用有着非常好的发展前景但是在加固技术广泛应用的同时还必须考虑高

3、温潮湿碳化冻融循环海水潮汐等恶劣环境条件下加固混凝土结构的耐久性问题近年来国外对加固混凝土结构耐久性已进行了大量研究内容涉及加固混凝土柱或梁在温度变化酸碱盐溶液冻融循环干湿循环等环境下的耐久性国内的研究开始不久等研究了芳纶玻璃和石墨纤维织物外贴加固钢筋混凝土梁在氯化钙溶液中经历冻融干湿循环的耐久性结果表明芳纶玻璃和石墨加固梁在侵蚀性环境下有不同程度的退化芳纶加固梁和玻璃加固梁在环境作用下强度优势几乎损失一半而石墨加固梁强度损失不大侵蚀环境同时也改变了梁的破坏模式控制环境下试验梁都没有发生脱粘破坏侵蚀环境作用下的试验梁的破坏却都是由织物的脱粘引起的等将温度变化的影响

4、同水溶液的影响区分开来对加固混凝土圆柱进行了冻融循环试验研究发现冻融循环影响试件的力学性能及破坏机理等利用高温及高湿环境对修复混凝土梁的长期结构退化进行了试验研究结果表明侵蚀环境使的加固效率降低的刚度降低等研究了溶液中干湿循环对加固混凝土梁受力性能的影响通过钢筋腐蚀及氯离子扩散程度无损及有损检测发现在干湿收稿日期基金项目国家自然科学基金项目作者简介高丹盈男河南三门峡人博士教授主要从事水工结构工程防灾减灾与防护工程结构工程的基础应用基础和应用研究循环次之前腐蚀有限次之后高度腐蚀次后肉眼可以看到钢筋的锈蚀与树脂体系可以减少氯离子的扩散减轻梁内钢筋的锈蚀程度加固梁在经过

5、次干湿循环后极限承载力降低刚度与屈服荷载受环境的影响变化不大任慧韬等研究了冻融循环对加固混凝土梁的影响发现冻融循环对加固混凝土梁的受力性能有不利影响但在正常使用极限状态下与混凝土梁粘结良好不发生剥离破坏混凝土梁承载能力有较大提高毕永清进行了加固钢筋混凝土梁和柱抗海水腐蚀的试验研究结果表明海水腐蚀后普通钢筋混凝土梁柱与加固钢筋混凝土梁柱的承载力都降低同循环次数下经加固的梁柱其承载力降低率小于未加固梁柱的承载力降低率岳清瑞杨勇新等对材料树脂与混凝土粘结的耐久性能进行了海水腐蚀紫外线老化湿热老化自然老化等条件下的试验研究建立了材料在老化环境下的名义力学性能衰减模型及快速

6、老化与自然老化之间的对应关系为材料及其加固混凝土结构的耐久性评价提供了一种理论分析方法总之从国内外研究状况看在加固混凝土结构耐久性研究方面仍然存在着特定环境下耐久性试验数据缺乏对构件性能劣化机理的分析还不够深入力学性能退化模型不完备等等限制材料在水利与土木工程中应用的问题因此还需要在这方面继续深入开展研究本文通过碳化盐溶液干湿循环作用后加固混凝土圆柱的轴心受压试验研究环境因素纤维布与胶的类型对约束混凝土圆柱受力性能的影响分析其力学性能劣化机理为加固混凝土结构耐久性研究与设计提供数据与依据试件设计与试验方法试验材料与试件制作试验采用南京产高性能玻璃纤维布和上海产碳纤

7、维布粘接树脂为南京产型浸渍树脂及上海产浸渍树脂简称胶和胶碳纤维布玻璃纤维布与浸渍树脂的性能参数见表表碳纤维布玻璃纤维布和浸渍树脂的性能参数纤维布类型浸渍树脂类型碳纤维布玻璃纤维布胶胶抗拉强度?拉伸剪切强度?弹性模量?拉伸强度?伸长率压缩强度?名义厚度?弯曲强度?正拉粘结强度?且混凝土拉坏且混凝土破坏弹性模量?伸长率注钢钢正拉粘结强度值是采用长直径的混凝土圆柱试件试验参数为环境因素纤维布与胶的类型每种情况下采用个相同试件见表表中表示无约束素混凝土圆柱表示碳纤维布和玻璃纤维布表示胶和胶例如表示采用胶粘贴的约束混凝土圆柱和表示室温下的圆柱和表示受碳化作用的圆柱混凝土配合

8、比为水灰比