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钢筋混凝土结构结合了钢筋与混凝土的优点,承载力高而造价低,在土木工程结构中应用广泛。然而长久以来由于设计、施工和使用中对结构的耐久性重视不足,导致钢筋混凝土结构达不到使用年限就发生耐久性损坏,这已成为国内外工程中的重要问题。碳纤维材料是一种新型的加固材料,具有高强、耐腐蚀、易施工等多种优点,在国外已被广泛应用在混凝土结构的补强加固上,但国内的研究较少,应用也不多。本文选取氯离子侵蚀下的钢筋混凝土梁的耐久性为对象,同时考虑碳纤维加固方法在耐久性方面的贡献,以构件混凝土强度等级为切入点,研究混凝土强度对氯离子环境下碳纤维加固钢筋混凝土梁耐久性的影响。
本试验采用仿真的试验方法,对长期在氯离子环境下工作的6根不同强度等级的碳纤维加固的钢筋混凝土梁进行耐久性试验研究。比较其在长期恒定荷载下腐蚀过程中的物理力学性能,分析混凝土强度的变化对试件耐久性产生影响的机理及效果。
试验结果表明:氯离子通过渗入混凝土保护层的裂缝和钢筋产生接触而腐蚀钢筋。首先,单纯的从材料自身角度来看,随着强度的提高而伴随的水灰比的减少,混凝土的密实性会有所改善,从而能阻止氯离子的渗入;其次,梁用碳纤维加固后,碳纤维和梁底部钢筋一起承受拉应力,考虑碳纤维对结构的帮助进行分析发现,混凝土强度越高,越有利于充分发挥碳纤维的抗拉强度,除了使试件的强度得到提高外,还能很好的约束裂缝的发展,从而有效隔断了氯离子和钢筋产生接触的途径。此外高强混凝土构件中加入的用来改善混凝土和易性的粉煤灰也很大程度的提高了梁的密实度。综合以上几个因素可以得出:随着混凝土强度的提高,构件抗氯离子侵蚀的能力能显著提高,从而使得构件的耐久性得以改善。
国内外大量的研究和工程实际运用都已经证明,碳纤维加固技术不单能提高结构构件的承载力,而且由于其材料自身很好的抗腐蚀性,它还能用于提高构件的耐久性,特别是腐蚀环境下的耐久性。随着碳纤维加固技术在我国土木工程中的广泛应用,我们不仅要开发这项技术的潜力,还应充分结合其它和结构耐久性有关的因素一起研究,有效的延长结构的使用寿命,避免再走发达国家走过的弯路。