内嵌CFRP筋加固混凝土试件的粘结性能试验研究.pdf

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1、16内嵌CFRP筋加固混凝土试件的粘结性能试验研究内嵌CFRP筋加固混凝土试件的粘结性能试验研究丁亚红，申崔红，徐平(河南理工大学土木工程学院，焦作454003)摘要：在内嵌筋材加固混凝土试件中，良好的粘结质量是保证加固效果的关键。通过对13根内嵌碳纤维复合材料(CFRP)筋的拔出试验，研究了内嵌加固的粘结剪应力、破坏模式、试验现象，分析了混凝土强度、开槽尺寸对粘结性能的影响。结果表明，粘结试件达到破坏荷载时，剪应力的最大值出现在距加载端100～20Omm的范围内；当发生结构胶与混凝土界面破坏时，随着

2、混凝土强度的增加，粘结强度增大；开槽尺寸对破坏模式的影响较大。研究结果为实际工程应用提供依据，具有一定的参考价值。关键词：内嵌加固；混凝土；CFRP；粘结性能；剪应力中图分类号：TB332；TU317文献标识码：A文章编号：1003—0999(2014)08—0016—06既有建筑物由于设计、施工、自然灾害及年久失表1CFRP筋的力学性能Table1CFRPbarsmechanicalproperty修等原因造成的质量问题亟待处理。为节约资源，提高经济效益，对建筑物的检测、加固成为首选处理方式。传统加

3、固方法有增大截面法、外包钢法、粘钢板法等。近年来，一种新型加固方式——内嵌CFRP结构胶由淮南市宇固锚固材料厂生产的。该胶筋加固法，将CFRP筋轻质高强、耐腐蚀、施工方便、按加固试验要求采用AG一5200A型电子万能试验机易设计等优点与内嵌加固抗冲击性好、防火性能好检验，各项性能均满足要求。等优势相结合，相较于传统的加固法及外贴FRP加混凝土试件的强度分别为C30、C40。浇筑过程固法，具有更为广阔的应用前景。。中采用二次投料技术，以确保试件强度，共浇筑26内嵌加固中，CFRP筋与混凝土的粘结强度是根

4、500×100×lO0mm的混凝土试件，其中C30的20加固技术的关键。内嵌CFRP筋加固混凝土试件是根及C40的6根。浇筑同批次100×100×lOOmm三种材料通过两个界面粘结在一起，粘结强度与众的立方体混凝土试块6组，自然养护28d，在压力机多因素有关，如混凝土强度等级、开槽尺寸及形状、上进行测定，其值乘以0．95的折算系数，再取平均结构胶类型及覆盖层厚度等J。本文通过拔出内嵌值作为立方体抗压强度。混凝土的力学性能如表在混凝土槽内的CFRP筋试验，分析了粘结试件的2所示。开裂过程、剪应力变化、破

5、坏模式及混凝土强度、开表2混凝土的力学性能槽尺寸对粘结性能的影响等。Table2Concretemechanicalproperty尺寸l材料性能的力学性能及试验设计编号／mln／MPa／MPa／MPa1．1材料性能CFRP筋是基体包裹纤维经过一定成型技术形成的，相较于玻璃纤维(GFRP)、芳纶纤维(AFRP)及钢材，其相对密度低、拉伸强度高、弹性模量大、比强度和比模量相对较高。试验中CFRP筋由南宁海拓复合材料有限责任公司提供。表1所示为CFRP筋的力学性能指标。收稿日期：2013-094)2基金项

6、目：国家自然科学基金(51108161)；河南省重点科技攻关项目(092102240009)；河南省重点学科项目(509919)；河南理工大学博士基金(B2010·10)；河南理工大学青年基金(Q2o13q39A)作者简介：丁亚红(1973一)，女，博士，教授，主要从事结构工程研究，dingyahong@hpu．edu．Cifl。FRP／CM2014．N俄82014年第8期玻璃钢／复合材料19为研究对象，以CFRP筋加载端为轴，则CFRP筋随着荷载增大到7～8MPa时，剪应力的最大值出现微元体的静力平

7、衡关系为：在100～200ram之间，且随着荷载的增大而增大，，d()一~rDT-()dx=0(1)50ram处剪应力随着荷载的增大而减小；当试件破式中，4，为CFRP筋的横截面面积，mm；D为坏时，该处达到最大剪应力。CFRP筋直径，mlTI；or()为横截面正应力，MPa；1O丁()为粘结剪应力，MPa。假定CFRP筋为理想的弹性材料，则：8()=Er8()(2)6商其中，E，为CFRP筋的抗拉弹性模量；or()、髦4()分别为CFRP筋横截面正应力和纵向应变。20j砼试块1050l0015020

8、o=i■—：：i—=—I=i■—：i—；z／mm==±—==!—=!——==±——==±——==￡(a)C30L200K20IIl砼试块I12图4CFRP筋微元体l。Fig．4CFRPelement8将式(2)代入式(1)中得剪应力与CFRP筋的垂纵向应变关系式：4㈩=(3)2O将CFRP筋直径为8ram代入式(3)中，得：5010o1502OO250300350z／mm()：4堑(4)(b)C30L350K20试验中，在CFRP筋的表面粘贴应变片，通过