高性能水泥复合砂浆钢筋网加固RC受剪梁的高温性能试验研究

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高性能水泥复合砂浆钢筋网薄层(High Performance Ferrocement Laminate,简称HPFL)加固法是一种新型结构补强技术。该方法是在混凝土结构表面绑扎钢筋,用复合砂浆薄层作为保护和锚固材料,使其共同工作、整体受力,以提高结构承载力。该方法凭借其众多的优点,日益受到工程界的青睐,具有很高的理论研究价值和广阔的市场应用前景。高性能复合砂浆钢筋网加固法由于采用无机材料,相对于采用有机胶的粘钢加固法、粘贴碳纤维材料加固法等具有优良的抗火性能。但是该加固法加固层厚度一般很小,对其高温性能有必要进行深入研究。本文设计了9根采用高性能复合砂浆钢筋网加固的RC受剪梁和1根对比梁进行高温性能试验研究。主要内容如下:(1)加固梁采用三面U型加固方式,在高温作用下,加固层容易剥离,而剥离与混凝土表面粗糙度有密切关系,本文通过对粗糙度进行研究,提出新的测量方法,并对粗糙度进行评定和划分等级。试验表明该方法方便、快捷,可以较好地定量描述混凝土表面粗糙度。粗糙度的等级评定,能够较好地体现其对试件高温界面强度的影响,为HPFL加固法的工程应用提供参考标准。(2)分析了试件在高温时的破坏形态,破坏时的极限温度和极限时间;探讨了高温剥离和高温爆裂机理;研究了混凝土表面粗糙度、初始荷载水平及不同升温曲线对加固试件的高温性能影响。试验结果表明:复合砂浆薄层的存在大大延迟了原梁的高温损伤,提高了加固试件的耐火性能;粗糙度对加固试件的高温性能影响显著,在加固抗火设计中应依据耐火等级严格控制混凝土表面粗糙度;初始荷载水平对加固试件的影响很大,随着荷载的增加,试件的抗火性能迅速降低。(3)对不同升温曲线的试件进行当量时间分析,结果表明,取基准线K=400℃的Ingberg模型计算值与试验值较为接近,可用来评估实际火灾中HPFL加固试件的当量时间。(4)推导和建立了加固试件的高温极限承载力计算公式,同时考虑粗糙度影响,引入影响系数ψ,结果表明,计算值与试验值吻合较好,对加固工程设计有一定的指导意义。
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