无机胶加固CFRP-高强混凝土梁抗弯性能试验研究

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碳纤维增强复合材料(CFRP)以其优异的力学能力,被广泛应用于结构加固中,传统加固采用的结构粘接剂为环氧树脂,它质脆、耐热性能差,无法在更多领域得到利用,因此,对无机胶展开相关研究具有十分重要的现实意义。本试验利用课题组自配的碱激发矿渣胶凝材料作为粘接剂,开展加固梁四点弯曲试验,对有机胶和无机胶加固梁进行了对比分析,并研究界面粗糙状况和粘贴层数对无机胶加固试验梁力学性能的影响,主要结论如下:(1)CFRP-混凝土试验梁的破坏有多种模式,有机胶加固的试验梁中,主要发生弯剪段开展裂缝引起的界面剥离破坏,无机胶加固的试验梁中,主要发生中部纯弯段开展裂缝引起的界面剥离破坏,无机胶加固试验梁从出现裂缝到发生极限破坏的缓冲时间比有机胶加固试件长,并且无机胶加固试验梁裂缝开展早,变形大,更易于观察,混凝土表面粗糙处理可能会改变试验梁的破坏模式,使得试验梁更趋向于发生弯曲段剥离破坏,但随着粘贴层数的增加,无论是否界面粗糙处理,试件均发生弯曲破坏。(2)在抵抗开裂荷载和极限荷载方面,有机胶加固梁要略好于无机胶加固梁,界面粗糙处理对抗裂承载能力的提高幅度要大于对极限承载力的提高幅度,该现象随着粘贴层数的增加而加强,粘贴两层碳纤维布比较理想的提高了开裂荷载弯曲强度和极限荷载强度,综合考虑是比较理想的加固方式。(3)在试验梁的荷载-挠度和试验梁刚度方面,有机胶加固和无机胶加固两种方式都存在三个阶段:线性阶段、带缝工作阶段、破坏阶段,无机胶加固试验梁的开裂和极限挠度均大于有机胶加固试验梁,有机胶加固试验梁的整体刚度要好于无机胶加固试验梁,经过界面粗糙处理相同粘贴层数的试验梁,荷载-挠度曲线将未处理试验梁的荷载-挠度包围,随着粘贴层数的增加,两条曲线有重合的趋势,这反映了多层粘贴对试验梁的影响要大于界面粗糙处理对试验梁的影响,粘贴二层碳纤维布的试验梁都能最大程度上提高试件延性,是较为理想的加固方式。(4)CFRP应变方面,无机胶加固试验梁跨中附近的应变大于有机胶加固试验梁跨中附近的应变,在端锚则相反,有机胶加固试验梁存在应变突变现象,界面粗糙处理使得跨中承受更大的荷载,端锚承受较小的荷载,并且随着粘贴层数的增加,该现象有增强的趋势,也解释了为何界面粗糙处理的多层粘贴试件更多的发生弯曲破坏,随着粘贴层数的增加,是否对界面进行粗糙处理对应变的影响越来越小,且相对于界面粗糙处理的试验梁,不做处理的试验梁有更大的趋向发生应变突变现象,梁底CFRP的应变随着粘贴层数的增加呈现降低趋势,无论是跨中还是端部,降低的幅度和趋势都基本一致,因此,多层粘贴对试验梁各项性能指标的提升较为显著,但粘贴层数增加,会使得结构刚度变大,破坏也趋于脆性破坏,因此并不是粘贴层数越多越好。综合考虑,在提高试验梁各项性能方面,界面粗糙处理和粘贴多层碳纤维布是很有必要的,在本试验中,粘贴两层碳纤维布并进行界面粗糙处理是最合理的加固方式。
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