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      CFRP-混凝土試塊界面粘結(jié)耐久性研究

      2019-06-28 06:36:48羅涵欣趙科學(xué)
      散裝水泥 2019年2期
      關(guān)鍵詞:粘結(jié)性片材試塊

      羅涵欣 趙科學(xué) 于 碩

      (河南大學(xué)土木建筑學(xué)院,河南開封475004)

      近來來,沿海城市的跨海大橋、海底隧道等海洋建筑工程有了快速發(fā)展。但是,由于港口設(shè)施長期在海水作用下其耐久性逐漸降低,受腐蝕情況嚴重,因此,對在海洋環(huán)境下建筑物的加固措施已成為當代工程領(lǐng)域比較熱門的研究。

      碳纖維增強塑性復(fù)合材料(Carbon Fiber Reinforced polymer,簡稱CFRP)是一種新型的、抗拉性能好、耐腐蝕的新型材料,適用于對海洋環(huán)境下建筑物的加固。隨著CFRP應(yīng)用越來越廣泛,對其耐久性的研究也成為工程界研究的一個熱點。但是,隨著海水腐蝕時間的加長,其耐久性也會降低,特別是在CFRP與混凝土粘結(jié)處的界面處受到的影響更大。因此,本文通過CFRP片材與混凝土試塊粘結(jié),并在人工海水中浸泡,為減少浸泡時間,通過文獻建議采用五倍海水濃度,將浸泡后的試件進行雙剪試驗,研究在海水腐蝕下CFRP片材與混凝土界面的破壞形式及破壞過程,并分析其界面粘結(jié)性能的耐久性的影響。

      一、試驗內(nèi)容

      1、試驗?zāi)康?/h3>

      通過CFRP片材與混凝土試塊之間的單側(cè)固定雙剪試驗,深入研究在五倍海水濃度溶液中,不同齡期下CFRP片材與混凝土之間界面的粘結(jié)性能,分析剝離破壞機理。

      2、試驗方法

      單側(cè)固定雙剪試驗,對照試驗。

      3、測定指標

      極限承載力,應(yīng)變片應(yīng)變。

      二、試驗操作

      1、試驗器材及物品

      液壓千斤頂、壓力傳感器、CFRP片材、應(yīng)變片、應(yīng)變儀、環(huán)氧樹脂、固化劑、五倍海水濃度溶液、級配良好的砂和石、普通硅酸鹽水泥、混凝土攪拌機、角磨機、刷子、卷尺。

      2、試驗步驟

      ⑴試塊制作:采用C:W:S:G=1:0.6:1.71:3.33的配合比澆筑強度等級為C30混凝土試塊42塊,尺寸為100mm×100mm×100mm,在標準養(yǎng)護條件下養(yǎng)護28天后,取其中兩塊測定抗壓強度。

      ⑵表面找平:使用角磨機對需要粘貼CFRP片材的兩個側(cè)面打磨處理,直至露出骨料,后用刷子去除表面浮渣并進行找平。

      ⑶粘結(jié)CFRP片材:按照1:1比例調(diào)配環(huán)氧樹脂和固化劑,在試塊兩個側(cè)面均勻涂抹并粘結(jié)CFRP片材,粘結(jié)在試塊上的長度寬度都為8mm,且兩個試塊間的距離可放下液壓千斤頂,除去氣泡后再在CFRP片材表面涂抹。

      ⑷人工海水浸泡:粘貼完成的試件經(jīng)養(yǎng)護一周后,對其進行編號并放入人工配置的五倍海水濃度溶液中,同時,對應(yīng)每組設(shè)置正常情況下(不浸泡)對照試件,記錄浸泡時間,分別取時間為0d、30d、60d、90d、120d 試件各三組進行試驗。

      表1 人工配置海水成分濃度

      ⑸粘貼應(yīng)變片:將試件放置在涂抹一定量的潤滑油地面上,固定其中一個試塊上的CFRP片材,在另一個試塊兩端CFRP片材上粘貼應(yīng)變片,間距控制為20mm,并把應(yīng)變片連接到應(yīng)變儀并測試。

      ⑹加載試驗:把千斤頂放在預(yù)設(shè)好的CFRP片材與混凝土試塊中間,調(diào)整千斤頂至剛接觸但無力的作用狀態(tài)下。緩慢壓動千斤頂,分級施加荷載,每級荷載設(shè)置為0.5KN,當CFRP片材與混凝土試塊之間出現(xiàn)裂縫位移,停止加載。

      ⑺收集應(yīng)變片所測數(shù)據(jù),測定壓力傳感器讀數(shù)。整理數(shù)據(jù)進行分析。

      三、結(jié)論與展望

      1、結(jié)論

      ⑴與對照試驗相比,浸泡組界面極限承載力均有所降低,說明海水會削弱CFRP與混凝土的界面粘結(jié)強度。

      ⑵當浸泡時間較短時,由于混凝土試塊強度有所提高和CFRP片材對海水的隔離作用,界面極限承載力較0d有所上升,但隨著浸泡時間的增加,界面承載力又有所降低。

      ⑶當荷載較小時,剪應(yīng)力主要集中在加載端附近,隨著荷載不斷增加,剪應(yīng)力開始向自由端逐漸傳遞。但始終集中在一定長度范圍內(nèi)。證實了有效粘結(jié)強度的說法。

      2、創(chuàng)新點

      ⑴采用了自主設(shè)計的單側(cè)固定雙剪試驗,兩個試塊通過CFRP片材連接成一個試件,固定其中一個試塊,觀察CFRP片材與另一試塊界面粘結(jié)性能。

      ⑵采用五倍海水濃度溶液,能加快界面腐蝕速率,縮短試驗周期。

      ⑶設(shè)置對照試驗直觀反映海水腐蝕對界面性能的影響,浸泡齡期設(shè)置三組試件,避免了試驗的偶然性。

      3、展望

      鑒于時間與試驗地點的限制,本文只是初步得到了海水腐蝕對CFRP片材與混凝土粘結(jié)性能的影響。CFRP片材與混凝土粘結(jié)性能的研究是比較復(fù)雜的,其粘結(jié)角度與粘結(jié)長度都有可能影響實驗結(jié)果。海洋工程在實際海水中浸泡,不定因素的影響相對實驗室內(nèi)的環(huán)境更大。

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