FRP加固混凝土高温后的界面黏结性能研究

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近年来,纤维增强聚合物(FRP)加固黏结体系在混凝土结构加固修复中得到了广泛的应用。然而关于不同温度、湿度和其他环境因素下力学性能和黏结性能影响的不确定性,阻碍了将FRP黏结系统应用于混凝土结构的尝试。因此学者们对FRP混凝土黏结体系的环境耐久性进行了大量的研究。然而,对FRP黏结混凝土结构在高温后界面黏结行为的研究仍然是有限的。本文旨在阐明经过高温处理后的FRP加固混凝土黏结性能的变化及影响。本研究分别在80℃、200℃和300℃的温度对FRP拉伸试件和FRP加固混凝土断裂试件进行60分钟的热处理并冷却后,对试件的力学性能和黏结性能进行了拉伸、剥离和剪切测试。结果显示FRP材料的弹性模量在高温下保持不变,但极限强度和极限应变随温度的升高而降低。在200℃以上的温度下暴露后,FRP加固混凝土试件的力学性能包括峰值荷载、界面断裂能以及黏结剪切应力都明显降低,300℃暴露条件下,FRP加固混凝土试件的界面断裂能降低幅度高达60%。同时,FRP加固混凝土的破坏模式也随着温度的升高而变化,呈现出从较低温度(室温,80℃)的混凝土剥离破坏到较高温度的混凝土/胶粘剂界面分离破坏的变化规律。断裂试件破坏时,FRP片剥离下的混凝土厚度随着温度的升高而降低。另外,本研究还讨论了两种使用不同FRP材料,即芳纶纤维增强纤维聚合物(AFRP)和碳纤维增强聚合物(CFRP)加固混凝土试件在不同温度热处理后的表现。其结果表明,虽然AFRP加固混凝土在剥离测试中表现远好于CFRP加固混凝土。但是由于AFRP自身的抗拉强度相对较低,其在剪切测试时发生了较多的FRP断裂破坏。这可能会导致FRP材料先于混凝土发生破坏,而无法更好的起到保护、加固作用。因此CFRP是相对用于FRP加固混凝土黏结体系结构较为合适的材料。
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