论文部分内容阅读
近年来,外粘纤维增强复合材料(FRP)以裁剪便捷、质量轻、强度高、耐久性好、抗腐蚀、不受磁性介质影响、抗疲劳性能良好等在加固修复混凝土结构过程中被广泛应用。通过试验研究和结合工程实际,经碳纤维增强复合片材加固的梁、板构件主要破坏模式为CFRP和混凝土二者之间界面剥离,因此,确保CFRP加固质量的关键因素是使二者之间具有良好的粘结性能。对于大多数加固结构,其工作环境往往是在室外,更有甚者处于强紫外线、高温、强酸、强碱、严寒、海水浸泡等极度恶劣的环境中。若钢筋混凝土结构或构件长期暴露在一种或多种环境耦合作用环境下,结构的耐久性方面的性能将有显著的下降,使结构的承载能力降低,影响结构的可靠性指标。西北部地区存在大量的内陆湖、盐碱地,湖水中或土中含有以硫酸根为阴离子的盐类,硫酸根离子尤其以硫酸镁为典型的盐类,与混凝土中的水泥石相互反应,生成具有膨胀性的物质。另外,该地区海拔和纬度都较高,气候条件冬季寒冷干燥、夏季高温干旱,常年风速大,地下水位随季节变化明显,昼夜温差大,CFRP-混凝土界面常受到多种环境耦合作用,其侵蚀破坏更加严重。目前,对CFRP-混凝土界面耐久性方面国内外学者已经进行大量实验研究,研究内容主要包括冻融循环、湿度、干湿循环、温度、酸碱盐溶液、水环境、紫外线和碳化等单一环境作用下耐久性,主要集中在我国东南部沿海地区及海水氯盐对界面耐久性的影响,并且研究用混凝土未做抗侵蚀处理,而对西部寒旱地区硫酸盐侵蚀作用下的耐久性影响研究较少。以此为依据结合西部地区特色,在实验室已有设备的基础上,设计高浓度硫酸盐溶液和干湿循环耦合作用,研究碳纤维片材、胶层、混凝土三者界面粘结性能耐久性,具体研究方面如下:(1)将制作好的CFRP片材使用万能试验机通过纵向拉伸破坏,研究经2 4Na SO溶液浸泡不同天数、2 4Na SO溶液干湿循环不同次数后CFRP片材的E(弹性模量)、σmax(抗拉强度)、伸长率等性能指标的变化规律。(2)通过对CFRP-混凝土试件的双剪试验,研究了不同粉煤灰掺量下界面经硫酸钠溶液干湿循环侵蚀作用后的破坏类型和破坏过程,分析了不同侵蚀天数作用下,不同粉煤灰掺量混凝土试件强度变化规律,以及硫酸钠溶液干湿循环作用下界面双剪极限承载力、应变分布、粘结滑移本构关系、应力、局部粘结滑移、有效粘结长度等方面的变化规律。(3)对不同粉煤灰掺量和不同干湿循环后的试件实测值进行回归分析,对三个重要参数进行计算,对比分析了粉煤灰掺量和干湿循环作用对界面延性、应力峰值、临界滑移量的影响。利用假设循环次数与三个参数间的多项式关系拟合了三个参数随干湿循环次数的函数关系式,将三个参数的函数关系式代入Popovics模型,得出适合本试验条件下的粘结-滑移关系模型。