湿热环境下CFRP约束混凝土耐久性试验研究

【摘要】纤维增强复合材料(Fiberreinforcepolymer,简称FRP)具有轻质、高强、耐腐蚀等优点,逐渐在土木工程中得到广泛应用。国内外学者已经通过大量试验研究证明了外贴FRP能够大大提高混凝土结构的力学性能。现在有大量FRP在加固混凝土结构中使用,用FRP加固后混凝土结构是否耐用,这是人们所关注的焦点。然而,FRP应用于结构加固的时间不长,而且在实际工程中许多结构不可避免地都受到环境的作用,所以要保证FRP加固技术的安全性和有效性,必须对FRP加固混凝土结构的耐久性进行研究。本文主要研究环境作用对CFRP材料、环氧树脂和CFRP约束混凝土圆柱力学性能的影响。作用环境有两种,分别为盐溶液干湿循环(含盐量为3.5%,与海水相似)和自然暴露(华南地区气候)。盐溶液干湿循环试验根据循环次数把试件分成四组,分别为60、120、240、360(次)；自然暴露试验根据暴露时间把试件分成10组,分别为6,12,18,30,48,72,96,120,144,180(月)。每组试件包括12个圆柱体(包布层数分别为0、1、2、3,每种3个)、7个CFRP抗拉试件和7个环氧树脂抗拉试件。通过材料拉伸试验,得出经过盐溶液干湿循环和自然环境暴露的CFRP和环氧树脂的力学性能都有所变化。经过360次盐溶液干湿循环后,CFRP试件抗拉强度、极限应变和弹性模量分别下降8.11%、7.73%和-1.40%,而环氧树脂试件抗拉强度、极限应变和弹性模量分别下降43.10%、-6.73%和45.97%。经过18个月自然环境暴露后,CFRP试件抗拉强度、极限应变和弹性模量分别下降6.63%、4.12%和1.38%,而环氧树脂试件抗拉强度、极限应变和弹性模量分别下降39.63%、12.44%和46.77%。通过圆柱体轴压试验,得出经过盐溶液干湿循环和自然环境暴露的圆柱体试件性能有所变化。经过360次盐溶液干湿循环后,素混凝土圆柱的抗压强度提高9.38%,极限轴向应变下降9.42%,极限环向应变下降9.54%,而CFRP约束混凝土圆柱的抗压强度分别下降12.10%(1层)、10.81%(2层)、13.88%(3层),极限轴向应变分别下降11.41%(1层)、2.22%(2层)、4.10%(3层),极限环向应变分别下降16.78%(1层)、5.22%(2层)、15.61%(3层)。经过18个月自然环境暴露后,素混凝土圆柱的抗压强度提高12.55%,极限轴向应变下降-0.55%,极限环向应变下降23.12%,而CFRP约束混凝土圆柱的抗压强度分别下降9.11%(1层)、9.63%(2层)、10.32%(3层),极限轴向应变分别下降5.22%(1层)、1.98%(2层)、2.30%(3层),极限环向应变分别下降0.41%(1层)、9.16%(2层)、14.10%(3层)。把试验所得数据通过线性回归分析法,得出考虑环境作用的CFRP约束混凝土强度模型；用试验数据验证本文提出的CFRP约束混凝土强度模型,证明了其准确性。
【作者】黄耀洪；
【导师】郭永昌；
【作者基本信息】广东工业大学，结构工程，2014，硕士
【关键词】干湿循环；自然暴露；约束混凝土；CFRP；耐久性；

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