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1試件概況

1.1試件設(shè)計(jì)試件的選取由《碳纖維片材加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》CECS146:2003(2007版)、《混凝土結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》[10]為依據(jù)，圖1為試件尺寸、粘貼工藝示意，表1為碳纖維膠的物理性能.試驗(yàn)共有5組試件分組，自然狀態(tài)下與干濕交替處理的試件分別為一組和四組，表3為混凝土試件的分組情況.混凝土試塊干濕交替處理地點(diǎn)為遼寧省建筑材料監(jiān)督檢驗(yàn)院，處理天數(shù)分別為30次、60次、90次、120次.

1.2試驗(yàn)準(zhǔn)備及加載裝置采用高強(qiáng)frp布并按生產(chǎn)廠家要求的步驟進(jìn)行粘貼到標(biāo)養(yǎng)后的混凝土試塊上并固化一周，之后將粘貼的FRP試塊置于室內(nèi)自然晾干，其中混凝土試塊尺寸為70.7mm×70.7mm×70.7mm，粘貼FRP布尺寸為60mm×60mm.在混凝土試塊晾干以后將粘貼的FRP布和鋼塊（40mm×40mm×15mm）粘貼一面用丙酮擦洗并按照生產(chǎn)廠家提供的特定膠工藝配制粘貼環(huán)氧樹脂攪拌均勻后用漆刷均勻涂抹在FRP布表面及要粘貼的鋼塊上，之后立即粘貼上鋼塊，特別注意的是鋼塊與試件的表面中心要對中.試驗(yàn)加載裝置采用沈陽建筑大學(xué)力學(xué)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)50kN液壓萬能試驗(yàn)機(jī)，由其提供豎向軸心力，得到試驗(yàn)力變形曲線，圖3為試驗(yàn)加載裝置示意.

2試驗(yàn)結(jié)果

2.1試驗(yàn)現(xiàn)象試驗(yàn)采用《混凝土結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》[10]和《碳纖維片材加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》CECS146:2003（2007版）附錄A中的模具，并進(jìn)行正拉試驗(yàn)，同時(shí)觀察加載過程中試驗(yàn)力的變化情況（在試驗(yàn)中要注意選擇適當(dāng)?shù)牧砍桃约凹雍伤俣炔荒芴欤妶D4.試塊在開始施加軸向拉力時(shí)，其位移變化比較緩慢；但是隨著軸向拉力的逐漸增大混凝土被拉斷破壞.其破壞類型有：（1）混凝土被拉斷的破壞；（2）混凝土淺層的拉斷破壞；（3）混凝土在粗細(xì)骨料的界面破壞.其中少數(shù)是鋼塊和FRP布接觸面破壞.2.2試驗(yàn)結(jié)果及數(shù)據(jù)分析干濕循環(huán)和室溫下CFRP和GFRP片材的作用時(shí)間、粘結(jié)力、粘結(jié)強(qiáng)度和粘結(jié)強(qiáng)度的平均值情況見表4.

2.3干濕循環(huán)次數(shù)對粘結(jié)強(qiáng)度的影響在干濕交替循環(huán)作用下，作用時(shí)間分別為30次其混凝土粘結(jié)強(qiáng)度是自然條件下的89.9%，作用時(shí)間為60次是69.0%，作用時(shí)間為90次是59.5%，作用時(shí)間為120次是51.6%，見表4和圖5.就混凝土試件的正拉粘結(jié)強(qiáng)度來說，干濕交替作用30次、60次、90次、120次的混凝土粘結(jié)強(qiáng)度均超過《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010-2010[11]所規(guī)定的C30混凝土抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值1.43MPa.說明干濕交替對混凝土試件的粘結(jié)強(qiáng)度有一定影響，同時(shí)干濕循環(huán)作用后的試件，它的破壞形態(tài)是由混凝土破壞變?yōu)镕RP纖維布與混凝土之間復(fù)合涂層界面破壞或兩種情況同時(shí)存在.由表4中平均粘結(jié)強(qiáng)度可知，從干濕交替30次到干濕交替60次混凝土布加固的粘結(jié)性強(qiáng)度由3.4MPa減少到2.61MPa，減少量為0.79MPa，再由干濕交替60次粘結(jié)強(qiáng)度為2.61MPa減少干濕交替90次粘結(jié)強(qiáng)度為2.25MPa，減少量為0.36，由干濕交替90次粘結(jié)強(qiáng)度為2.25MPa減少干濕交替120次粘結(jié)強(qiáng)度為1.95MPa，減少量為0.3MPa.說明隨著干濕交替處理次數(shù)的增加，正拉粘結(jié)強(qiáng)度呈下降趨勢，但粘結(jié)強(qiáng)度不會(huì)一直減少，當(dāng)達(dá)到一定程度后下降過程變的很慢繼而趨于穩(wěn)定，采用最小二乘法對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析表明正拉粘結(jié)強(qiáng)度的衰減規(guī)律基本符合指數(shù)函數(shù)的規(guī)律。式中，n為侵蝕次數(shù)；Ru為正拉粘結(jié)強(qiáng)度.將計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比分析，公式理論計(jì)算值與試驗(yàn)值比值平均值為1.059，標(biāo)準(zhǔn)差為0.010，變異系數(shù)為1.044%，由此說明，由試驗(yàn)數(shù)據(jù)得到的FRP加固混凝土粘結(jié)強(qiáng)度的衰減函數(shù)與現(xiàn)實(shí)情況基本吻合。

2.4混凝土強(qiáng)度等級對粘結(jié)強(qiáng)度的影響圖6為不同混凝土等級試件正拉粘結(jié)強(qiáng)度對比.不相同的混凝土等級但是干濕交替都為120次的情況下，從表4和圖6中可以看出混凝土等級為C20、C30、C40平均粘結(jié)強(qiáng)度分別是自然條件下的43.9%、51.6%、110.1%.就混凝土試件的粘結(jié)強(qiáng)度來說，每一個(gè)試件都符合文獻(xiàn)[11]所規(guī)定的C20、C30及C40混凝土抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值1.10MPa、1.43MPa和1.71MPa.由上述數(shù)據(jù)分析干濕交替對C20的影響較大，也就是說在干濕交替的作用下對混凝土等級低的結(jié)構(gòu)影響較大.說明C40具有很高的抗拉性能更適宜干濕交替環(huán)境，很適宜中國沿海城市建筑廣泛使用.2.5CFRP和GFRP對粘結(jié)強(qiáng)度的影響GFRP和CFRP在作用時(shí)間為120次的干濕交替環(huán)境下，從表4中可知不同纖維布其破壞轉(zhuǎn)變?yōu)闃渲c混凝土間復(fù)合圖層界面或兩種情況并存，由于玻璃纖維布的強(qiáng)度與抗裂強(qiáng)度較低所以比碳纖維布界面破壞的程度要嚴(yán)重，以表面粘貼少量的混凝土為體現(xiàn).玻璃纖維布的粘結(jié)強(qiáng)度是1.82MPa，碳纖維布的粘結(jié)強(qiáng)度是1.95MPa，兩者分別占自然條件下的48.1%、58.6%.也就是說在相同的腐蝕作用下碳纖維布的粘結(jié)強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于玻璃纖維布的粘結(jié)強(qiáng)度，同時(shí)也說明玻璃纖維布不適宜作加固材料.而碳纖維布是綠色環(huán)保材料、適用于各種結(jié)構(gòu)類型和各種結(jié)構(gòu)部位的加固修補(bǔ)，并且碳纖維布加固技術(shù)是利用碳纖維布和專用結(jié)構(gòu)膠對建筑構(gòu)件進(jìn)行加固處理，具有強(qiáng)度高、重量輕、耐腐性強(qiáng)、不增加結(jié)構(gòu)斷面尺寸等特點(diǎn).所以碳纖維布更適宜作加固材料，并且FRP加固技術(shù)應(yīng)該在實(shí)際應(yīng)用中加以推廣.

3結(jié)論

通過24個(gè)FRP與混凝土正拉試件在室溫、干濕交替作用的正拉粘結(jié)強(qiáng)度試驗(yàn)研究了腐蝕環(huán)境對CFRP和GFRP與混凝土試件破壞形態(tài)以及正拉粘結(jié)強(qiáng)度的影響，主要結(jié)論如下：（1）相同混凝土等級情況下，干濕交替早期對粘結(jié)強(qiáng)度的影響較大，后期影響不明顯，采用最小二乘法對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析表明粘結(jié)強(qiáng)度的衰減規(guī)律基本符合指數(shù)函數(shù).（2）干濕交替對較低混凝土等級影響較大，對較高混凝土等級影響較低.（3）CFRP的正拉粘結(jié)強(qiáng)度大于GFRP的粘結(jié)強(qiáng)度。

作者：張延年 常萍 顧亞潔 鄭怡 單位：沈陽建筑大學(xué) 土木工程學(xué)院 南寧學(xué)院 土木與建筑工程學(xué)院 遼寧省建筑材料監(jiān)督檢驗(yàn)院