海洋环境下CFRP-混凝土界面粘结疲劳性能试验研究

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碳纤维增强复合材料(CFRP)以其轻质高强、耐腐蚀性优良、抗疲劳性能好以及施工便捷等突出优势,在建筑与土木工程加固领域得到普遍认可并得以广泛应用。大量试验研究以及工程实践证明,CFRP加固结构物能够传递有效应力并保证可靠性的关键在于CFRP与混凝土界面的粘结性能。对于沿海地区的公路和铁路桥梁以及港口码头等大多数钢筋混凝土结构来说,经过CFRP加固后不仅长期处于循环荷载作用下,而且会一直暴露在海洋环境中。疲劳荷载以及环境因素的双重作用,可能会使加固效果受到一定程度的影响甚至破坏。因此,本文通过氯盐、硫酸盐以及两者的复合溶液来模拟海洋环境,采用双面剪切试验,系统的研究了海洋环境下CFRP-混凝土的界面粘结疲劳性能,主要包括以下几个方面的研究内容:(1)三种腐蚀环境侵蚀后的CFRP-混凝土试件在静力荷载作用下的界面粘结性能研究。试验结果表明,盐溶液的侵蚀作用会使界面粘结极限承载力以及界面断裂能降低,端部滑移量减小,应力-应变发展速度加快,剥离破坏界面从混凝土表层向胶层发展,并且腐蚀时间越长,现象越明显。其中,复合溶液的侵蚀作用对界面粘结性能的影响最严重。(2)应力水平对CFRP-混凝土界面粘结疲劳性能的影响。试验结果表明,疲劳荷载作用下的界面剥离长度、剪应力传力区域以及端部滑移量均会随应力水平的提高而增加;同时,疲劳荷载作用后的剩余粘结长度大于有效粘结长度时,界面极限承载力无明显变化,反之,应力水平越高,剩余界面粘结承载力的下降幅度越大。(3)海洋环境下CFRP-混凝土界面粘结疲劳性能研究。试验结果表明,盐溶液腐蚀后的试件,在疲劳荷载作用下的剥离破坏界面随腐蚀龄期的增加逐渐向胶层发展,剥离距离随应力水平的提高而增长;并且,应力水平的提高以及腐蚀时间的增加均会使应力-应变传递速度加快,端部滑移曲线斜率变大。同时,环境因素下试件的疲劳寿命更短,且离散性更大。
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