FRP-ECC混合加固锈蚀钢筋混凝土梁的抗弯性能试验研究

发布时间：2020-05-09 12:08

【摘要】：FRP由于其轻质高强、耐腐蚀,施工方便且具有良好的工作性能,使得FRP加固技术被人们逐渐认识并大量应用于钢筋混凝土结构的加固。目前,外贴FRP加固技术是最常用的加固技术。在外贴FRP加固过程中,弯剪裂缝的产生会导致界面应力集中,从而引起FRP中部剥离,过早的剥离降低了FRP的材料利用率,也降低了结构的安全性能。为延缓FRP的剥离,研究者提出了众多方法,如混凝土表面处理法、嵌入式加固法、机械锚固法、纤维锚钉锚固法、复合锚固法等。本文提出一种新颖的FRP-ECC混合加固方法:采用ECC层替换钢筋混凝土梁受拉侧的混凝土层,利用ECC层良好的裂缝控制能力抑制上部混凝土层以及自身裂缝的发展,以形成了一个阻裂层,能够起到有效延缓FRP剥离,甚至FRP拉断也不剥离的作用,从而使FRP材料性能得以充分发挥,结构承载力获得显著增长。基于上述想法,本文对FRP-ECC混合加固锈蚀钢筋混凝土梁的抗弯性能展开了试验研究和理论分析,并建立了FRP-ECC混合加固钢筋混凝土梁以及ECC加固钢筋混凝土梁的承载力模型。主要内容包括:(1)对ECC进行制备并确定其基本力学性能:立方体抗压性能、棱柱体抗折性能、狗骨抗拉性能。目前大多数ECC极限拉应变低于6%,但本文利用甲基纤维素增加浆体粘稠度,促进纤维均匀分散而制备出的ECC极限拉应变可高达7.3%。(2)对FRP-ECC混合加固未锈蚀钢筋混凝土梁的抗弯性能展开试验研究。通过改变ECC层厚度这一参数来研究不同ECC层厚度下FRP-ECC混合加固梁抗弯性能的变化,并确定出一个最佳的ECC层厚度,同时也对FRP-ECC混合加固梁和单独外贴FRP加固梁的抗弯性能进行对比分析。试验研究结果表明:ECC层的引入成功改变了FRP的破坏模式,FRP不再发生剥离破坏而是拉断破坏,且ECC层恰好包裹住纵筋时各项性能均较好;FRP-ECC混合加固梁的承载力、FRP材料利用率、耗能能力以及延性较单独外贴FRP加固梁都得到了显著地提升。(3)对FRP-ECC混合加固锈蚀钢筋混凝土梁的抗弯性能展开试验研究。通过改变钢筋锈蚀率这一参数来研究不同钢筋锈蚀率下ECC加固和FRP-ECC混合加固的加固效果。其中,结合FRP-ECC混合加固未锈蚀钢筋混凝土梁的经验,ECC层厚度均设置为刚好包裹住纵筋。试验研究结果表明:FRP-ECC混合加固未锈蚀钢筋混凝土梁或锈蚀钢筋混凝土梁之间没有本质区别,ECC层的引入同样使FRP发生拉断破坏;最后通过对两种加固方式进行比较,提出了对于钢筋锈蚀率较大情况下应选用FRP-ECC混合加固这一有效措施。(4)基于钢筋混凝土梁受弯构件正截面承载能力计算,建立了FRP-ECC混合加固钢筋混凝土梁和ECC加固钢筋混凝土梁的承载力模型,并提出在FRP-ECC混合加固钢筋混凝土梁中,FRP的实际断裂应变应取0.85?_f _u(?_(fu)是直拉试验下测得的FRP断裂应变值)进行计算这一概念。
【图文】：

原材料,石英砂

本章制备的 ECC 是由普通硅酸盐水泥，一级低钙粉煤灰，石英砂，国产聚乙烯（PE）纤维，甲基纤维素，聚羧酸减水剂和本地自来水配制而成，未含有任何粗骨料，试验原材料见图 2.1 和具体配合比见表 2.1。通过 X 射线荧光光谱分析（XRF）测得普通硅酸盐水泥，一级低钙粉煤灰的化学成分列于表 2.2。ECC 采用的石英砂最大粒径 180μm、平均粒径 135μm。甲基纤维素能够有效增加浆体的粘稠度，促进纤维均匀分散，其质量掺量为胶体质量的 0.05%。PE 纤维表面没有经过涂油处理，其长度、直径以及密度分别是 18mm、24μm、0.97g/cm3，体积掺量为 ECC 的 2%。ECC 的水胶比为 0.23。（a）水泥（b）粉煤灰（c）石英砂

配合比,电动搅拌机,制备流程,参照表

表 2.1 ECC 配合比（单位：kg/m3）煤灰石英砂水甲基纤361 397 336 0.72表 2.2 水泥和粉煤灰的化学成分（%）Al2O3Fe2O3MgO 4.4 3.3 3.3 22.2 5.8 1.0 需求较大，，故不宜用 JJ-5 型水泥砂拌，并且电动搅拌器选用 S 型搅拌
【学位授予单位】：深圳大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU375.1

【参考文献】