BFRP-混凝土界面粘结性能研究

发布时间：2020-09-28 16:50

　　玄武岩纤维增强复合材料(Basalt Fiber Reinforced Polymer,简称BFRP)作为一种新型的加固材料,以其轻质高强、耐腐蚀、良好的疲劳性能、非磁性等优点,在土木工程领域中得到广泛应用。FRP作为加固材料主要是通过环氧树脂将FRP与混凝土粘结成一个整体,故FRP-混凝土界面的粘结力学性能是影响加固效果的重要因素,也是FRP与混凝土共同工作的基础。国内外学者对FRP加固混凝土结构做了大量的试验研究,但目前研究的加固材料多为碳纤维(CFRP)和芳纶纤维(AFRP)等,而对性价比良好的玄武岩纤维(BFRP)研究的较少。本文课题来源于吉林省科技攻关重点项目”玄武岩纤维在季冻区结构加固工程中的应用技术开发”(20180201079SF)和吉林省发改委产业创新专项资金项目(2017C050-3),研究内容是两个项目的重要研究内容。本文通过双剪试验来研究BFRP板与混凝土界面的粘结性能,主要研究内容如下:(1)本文设计了各种影响因素的双剪试件,考虑了混凝土强度等级、粘结长度、胶层厚度、粘结宽度对界面粘结性能的影响,为试验的结论提供了广泛的样本,具有很大的应用参考价值。(2)根据试验现象对BFRP-混凝土界面的破坏形态进行阐述,并分析了各影响因素对界面承载力的影响,结合试验数据绘制了荷载-端部滑移曲线。(3)将试验数据与已有粘结强度模型进行对比,指出这些模型存在的不足;通过计算得到了界面局部剪应力和滑移值,给出了界面的剪应力分布、粘结滑移曲线及有效粘结长度值;采用Popovics模型和双曲线模型对试验数据进行拟合,提出BFRP-混凝土界面粘结滑移本构关系。
【学位单位】：吉林建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TU599;TU37
【部分图文】：

曲线,间接加载,双剪,直接加载

（c）双剪实验（d）梁式实验图 1.1 FRP-混凝土面内剪切实验Figure 1.1 FRP-concrete in-plane shear test单剪实验由于受力状态明确，简单易行，适用于大量试件的研究，但是采用此类方法加载时很难确保加载方向水平而易出现偏心加载现象，对界面粘结强度影响较大。而双剪实验明显改善了单剪实验中的加载偏心问题，因而更受研究者的喜爱。双剪实验有直接加载和间接加载两种加载方式，直接加载是在两个混凝土试块之间布置千斤顶，通过千斤顶实现对试件的直接加载。目前大多采用间接加载的方法，如：在混凝土试块截面中心插入钢筋或借助一定的夹持装置实现间接加载[19-21]，间接加载方法避免了千斤顶的不连续加载，能更好的获得界面的荷载-滑移曲线。本文借助自主设计的一套夹持装置实现对双剪试件的加载，但两种加载方式均难以保证 FRP 与混凝土

混凝土界面,破坏形式,剥离破坏,面内剪切试验

第一章绪论FRP-混凝土界面是由 FRP 材料、粘结剂和混凝土组成的一个整体，其面内剪切试验主要有 5 种[35]破坏形态（图 1-5）：1）FRP 板的分层破坏；2FRP 与粘结胶层的剥离破坏；3）粘结胶层的自身破坏；4）胶层与混凝土之间的剥离破坏；5）混凝土自身破坏。

抗压强度,混凝土,电液式,压力试验机

表 2.1 混凝土配合比（kg.m-3）Table 2.1 Concrete mix ratio （kg.m-3）强度水灰比水水泥砂子石子C30 0.53 185 350 695 1170C40 0.41 175 425 625 1175试件采用我国《普通混凝土力学性能试验方法标准 GB/T50081-2002》规定的标准混凝土立方体制作，采用电液式压力试验机，最大实验力为000KN，加载速率控制为 6KN/s 左右，如图 2.1 所示。然后根据标准公式320.26tcuf f，2.2(33/)105cucfE 得出混凝土抗拉强度和弹性模量，具体数表 2.2 所示。

【参考文献】