碳纤维增强塑料筋与活性粉末混凝土的粘结性能试验研究

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在处于海洋等腐蚀性环境下时,钢筋混凝土结构通常会发生由于钢筋锈蚀而引起的结构损伤或破坏,碳纤维增强塑料筋(简称CFRP筋或碳纤维筋)由于其具有良好的耐腐蚀性能和物理力学性能,被作为钢筋的替代材料用于混凝土结构中。而活性粉末混凝土(简称RPC)是上个世纪90年代初法国学者Pierre等人研究成功的一种超高性能混凝土,它具有非常好的力学性能和耐久性能,这两种材料的结合使用,将有望大大提高结构的耐久性。RPC与CFRP筋结合的一个基本问题是RPC与CFRP筋的粘结性能,为此,本文对RPC与CFRP筋的粘结性能进行了试验研究,从而为这两种材料的结合使用提供参考数据。本文主要通过直接拉拔试验,考察水胶比、钢纤维掺量、硅灰掺量以及CFRP筋的表面处理类型等材料参数对粘结性能的影响,并对粘结效果较差的CFRP筋研究了表面处理方法,以提高CFRP筋与RPC的粘结性能;通过在CFRP筋表面粘贴应变片,测定了粘结应力沿CFRP筋埋长的分布情况,并对现有的粘结滑移本构模型与试验结果的拟合效果进行了比较。试验研究得到如下结果:(1)RPC的材料组成对RPC与CFRP筋粘结强度的影响:CFRP筋与活性粉末混凝土的粘结强度随着水胶比的降低而提高,但是提高的幅度并不明显;钢纤维的掺入,可以显著提高CFRP筋与RPC的粘结强度,但是钢纤维的增强效果与掺量并不是线性增加的关系,从综合经济性及粘结强度两方面考虑,钢纤维的最佳掺量为2%;掺入硅灰有利于改善粘结性能,但其掺量有一最佳范围,在本次试验中,硅灰的最佳掺量为0.25~0.35。(2)对两种不同表面处理的CFRP筋与RPC的粘结试验对比中发现:G1筋(国产筋,表面为树脂交叉状缠绕层)的粘结效果较差,粘结强度仅为R1筋(进口筋,表面为螺旋状缠绕肋)的35.4%,加工后的G1筋与RPC的粘结效果很好,其与RPC的粘结强度可以达到R1筋的92.5%,最大拉拔力甚至达到了R1筋的99.8%,且从经济性来看,采用G1筋再加工较为便宜。(3)在RPC中粘结应力沿CFRP筋埋长的分布是不均匀的,最大粘结应力随着荷载的提高由加载端逐渐向自由端移动,且随着荷载的提高,粘结应力的分布趋向均匀。通过各粘结滑移本构关系与试验结果的对比
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