嵌入式FRP筋与混凝土界面的粘结性能试验研究

发布时间：2019-01-24 19:10

【摘要】：嵌入式FRP筋加固技术(Near-Surface Mounted,简称NSM)是混凝土结构加固领域的一种新兴应用形式,利用该技术可快捷有效对损伤、老化、恶劣环境侵蚀下的建筑结构和桥梁进行加固和修复。相比外贴法而言,嵌入式加固技术是将FRP筋嵌入到结构或构件的表层,这样避免了高温、冻融、磨损及撞击等外界不利因素对加固效果的影响,更有效的发挥FRP筋与混凝土界面之间的粘结性能。因此,在港口码头、涉海建筑、耐高温建筑、桥面板、楼面板负弯矩区等对结构加固效果有特殊要求的环境中,可以弥补外贴加固技术的不足,起到更好的加固效果,值得推广应用。目前,嵌入式加固技术中所采用的粘结材料主要分为：环氧树脂胶、环氧砂浆等有机材料和高强水泥基灌浆料、高强砂浆及普通水泥砂浆等无机材料两大类。国内外研究学者就选取合适的粘结材料进行了大量试验,但由于粘结材料性能不同,导致加固结构的承载力和破坏模式大不相同,所观察到的破坏模式多数是粘结材料无明显预兆的脆性破坏。纤维增强水泥基复合材料(简称PVA-ECC)是一种具有较高延性及耐久性的特殊材料,特别适应于高温、冻融、磨损及撞击等恶劣环境,且其造价较低,可以明显改善破坏模式。鉴于此,作者采用自行设计制备的纤维增强水泥基材料作为一种新型粘结材料,对比研究其与环氧树脂胶、慧鱼粘钢胶、高强砂浆等粘结材料作用下FRP筋与混凝土界面的粘结性能。主要的研究内容如下：(1)通过对第一批国产PVA纤维4组不同配合比下立方体和梁式试件的力学性能试验来确定制备PVA-ECC最优配合比。试验表明：纤维体积掺量增加可明显改善PVA-ECC脆性破坏,但抗压强度有所降低；较低的砂胶比可改善搅拌的流动性,更有利于纤维的分散,提高了PVA-ECC延性；粉煤灰掺量的增加使得PVA-ECC的极限承载力下降,但极限挠度有所提高。(2)在第一批试验结果的基础上,选用最常用的日本可乐丽PVA纤维进行第二批梁式试件试验。研究表明：日本可乐丽PVA纤维制备PVA-ECC试件弯曲性能更加优异,曲线上升段的双线性更明显；纤维体积掺量存在一个界限,掺量过低或掺量过高均会降低水泥基复合材料的延性效果,本试验当纤维体积掺量为1.7%时,试件延性效果最优。对比分析两批试验结果,最终选取体积掺量1.7%的可乐丽纤维制备用于嵌入式FRP筋与混凝土粘结性能试验的粘结材料。(3)通过对C型混凝土试件直接拉拔试验,研究四种不同粘结材料条件下FRP筋与混凝土界面粘结特性,并考虑不同FRP筋类型的影响和不同粘结长度两个因素对界面粘结性能的影响规律。研究表明：慧鱼粘钢胶试件破坏的极限荷载最大,环氧树脂胶的极限荷载次之,但从荷载-滑移曲线上看均呈现出无明显预兆的脆性破坏；纤维增强水泥基复合材料试件破坏的极限荷载在粘结长度为5D(5倍筋直径)的情况下可达环氧树脂胶试件的70%以上,粘结长度10D(10倍筋直径)时基本可达到50%。尤其是在10D粘结长度时,历经了很长一个水平摩擦段后才开始下降,这对改善构件破坏模式和提高延性非常有益。
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【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU528

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