FRP-锈胀劣化混凝土的粘结性能试验研究

发布时间：2020-11-15 17:31

　　 钢筋混凝土结构的耐久性问题已引起世界各国的重视,有大量工程实例表明,钢筋的锈蚀是导致钢筋混凝土结构劣化进而引起结构破坏失效的主因之一。目前,外贴FRP加固技术已被广泛应用于这些劣化钢筋混凝土结构,该领域也一直是土木界的研究热点,但国内外科学家在钢筋锈蚀对加固混凝土构件FRP粘结性能影响方面的研究成果较为缺乏。许多试验研究表明,FRP加固混凝土构件的效果主要取决于FRP与混凝土之间粘结界面的应力是否有效传递,而钢筋的锈胀作用势必会影响加固时FRP片材与开裂混凝土界面的粘结性能。为此,本文设计并制作了7组共76个外贴FRP混凝土试件,然后采用单剪试验方法,探究在不同钢筋直径和不同锈蚀率下,锈蚀劣化混凝土对FRP粘结应力传递体系的影响规律,并用DIC系统采集FRP的应变数据。研究成果主要体现在如下四个方面:(1)通过对所有试验组的试件进行通电加速锈蚀,得到不同锈蚀率和不同钢筋直径试件保护层的锈胀开裂过程和特征,并得出锈胀裂缝宽度与钢筋锈蚀率的关系;(2)通过单剪试验观察并记录在加载过程中的现象以及界面的剥离破坏模式。在此基础上,对FRP-劣化混凝土界面粘结性能的试验结果进行分析,得到不同锈蚀程度对粘结界面的极限剥离承载力的影响。最后得出试件粘结界面的荷载滑移关系以及FRP的应力应变分布,并进行对比分析;(3)通过分形理论的投影覆盖法,分析混凝土保护层剥离面与锈胀开裂面的分型特征和区别。再用像素点法,对不同锈蚀程度下混凝土锈胀裂缝进行分形表征,通过数值计算建立不同锈蚀程度与分形维数的关系,并提出一种快速估测钢筋混凝土结构锈蚀程度的新方法;(4)尝试建立锈胀劣化混凝土界面性能损伤的粘贴FRP判定准则,即基于目前三种典型的粘结承载力模型和本文的粘结承载力试验值,给出混凝土保护层剥离破坏与FRP粘结界面剥离破坏的临界锈蚀率公式,最终建立考虑锈胀作用下FRP极限粘结强度的计算模型,为后续锈蚀钢筋混凝土梁的FRP抗剪加固性能和加固方式的研究提供理论基础。
【学位单位】：深圳大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU375
【部分图文】：

性能退化的问题。例如在滨海地区、海上以及含盐量较高的内陆湖边的钢筋混凝土结构，会因其内部钢筋受到氯离子侵蚀作用而面临着承载力下降甚至是失效破坏的局面。如图1.1所示，钢筋的锈胀作用会导致混凝土保护层开裂或脱落，并且进一步加快钢筋锈蚀，从而严重影响钢筋混凝土结构的耐久性和使用寿命。(a) 混凝土保护层锈胀脱落 (b) 混凝土保护层锈胀开裂 (c) 桥墩保护层锈胀脱落图1.1 钢筋锈蚀引起的劣化问题自上个世纪60年代，科学家们开始发现，钢筋的锈蚀作用对钢筋混凝土结构造成的耐久性退化问题不仅对建筑结构的安全构成威胁，还对世界各国造成了巨大的经济损失，根据Knudsen[1]和Koch[2]等人的研究统计，在1998年就有大量的商业建筑、民用住宅、桥梁等建筑开始出现劣化，尤其是那些服役超过30年的结构；建筑结构每年因锈蚀劣化的维修费用仅在西欧就高达50亿美元；在2002年期间

6图 1.3 构件性能因钢筋锈蚀的劣化发展示意图[29]（2）加速锈蚀方法研究现状由于混凝土中的钢筋在自然条件下的锈蚀周期会比较长，所以国内外研蚀的学者们通常采用外加电流加速锈蚀的方法。而目前，外加电流加速法主要有以下 4 种：预设电极通电加速锈蚀法，贴面外加电流锈蚀法，电锈蚀法和全浸泡通电锈蚀法[30]。钢筋通电加速锈蚀是一个电解过程，电源正极连接待锈钢筋，使其作为电解池的阳极，而电源负极则连接铜导电材料作为电解池的阴极。电源通电后，钢筋将失去电子发生氧化片则会得到电子发生还原反应[31]。

混凝土混凝土钢筋
【参考文献】

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本文编号：2885014