近年來,外粘纖維增強復合材料(FRP)以裁剪便捷、質(zhì)量輕、強度高、耐久性好、抗腐蝕、不受磁性介質(zhì)影響、抗疲勞性能良好等在加固修復混凝土結(jié)構(gòu)過程中被廣泛應用。通過試驗研究和結(jié)合工程實際,經(jīng)碳纖維增強復合片材加固的梁、板構(gòu)件主要破壞模式為CFRP和混凝土二者之間界面剝離,因此,確保CFRP加固質(zhì)量的關(guān)鍵因素是使二者之間具有良好的粘結(jié)性能。對于大多數(shù)加固結(jié)構(gòu),其工作環(huán)境往往是在室外,更有甚者處于強紫外線、高溫、強酸、強堿、嚴寒、海水浸泡等極度惡劣的環(huán)境中。若鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件長期暴露在一種或多種環(huán)境耦合作用環(huán)境下,結(jié)構(gòu)的耐久性方面的性能將有顯著的下降,使結(jié)構(gòu)的承載能力降低,影響結(jié)構(gòu)的可靠性指標。西北部地區(qū)存在大量的內(nèi)陸湖、鹽堿地,湖水中或土中含有以硫酸根為陰離子的鹽類,硫酸根離子尤其以硫酸鎂為典型的鹽類,與混凝土中的水泥石相互反應,生成具有膨脹性的物質(zhì)。另外,該地區(qū)海拔和緯度都較高,氣候條件冬季寒冷干燥、夏季高溫干旱,常年風速大,地下水位隨季節(jié)變化明顯,晝夜溫差大,CFRP-混凝土界面常受到多種環(huán)境耦合作用,其侵蝕破壞更加嚴重。目前,對CFRP-混凝土界面耐久性方面國內(nèi)外學者已經(jīng)進行大量實驗研究,研究內(nèi)容主要包括凍融循環(huán)、濕度、干濕循環(huán)、溫度、酸堿鹽溶液、水環(huán)境、紫外線和碳化等單一環(huán)境作用下耐久性,主要集中在我國東南部沿海地區(qū)及海水氯鹽對界面耐久性的影響,并且研究用混凝土未做抗侵蝕處理,而對西部寒旱地區(qū)硫酸鹽侵蝕作用下的耐久性影響研究較少。以此為依據(jù)結(jié)合西部地區(qū)特色,在實驗室已有設備的基礎上,設計高濃度硫酸鹽溶液和干濕循環(huán)耦合作用,研究碳纖維片材、膠層、混凝土三者界面粘結(jié)性能耐久性,具體研究方面如下:(1)將制作好的CFRP片材使用萬能試驗機通過縱向拉伸破壞,研究經(jīng)2 4Na SO溶液浸泡不同天數(shù)、2 4Na SO溶液干濕循環(huán)不同次數(shù)后CFRP片材的E(彈性模量)、σ_(max)(抗拉強度)、伸長率等性能指標的變化規(guī)律。(2)通過對CFRP-混凝土試件的雙剪試驗,研究了不同粉煤灰摻量下界面經(jīng)硫酸鈉溶液干濕循環(huán)侵蝕作用后的破壞類型和破壞過程,分析了不同侵蝕天數(shù)作用下,不同粉煤灰摻量混凝土試件強度變化規(guī)律,以及硫酸鈉溶液干濕循環(huán)作用下界面雙剪極限承載力、應變分布、粘結(jié)滑移本構(gòu)關(guān)系、應力、局部粘結(jié)滑移、有效粘結(jié)長度等方面的變化規(guī)律。(3)對不同粉煤灰摻量和不同干濕循環(huán)后的試件實測值進行回歸分析,對三個重要參數(shù)進行計算,對比分析了粉煤灰摻量和干濕循環(huán)作用對界面延性、應力峰值、臨界滑移量的影響。利用假設循環(huán)次數(shù)與三個參數(shù)間的多項式關(guān)系擬合了三個參數(shù)隨干濕循環(huán)次數(shù)的函數(shù)關(guān)系式,將三個參數(shù)的函數(shù)關(guān)系式代入Popovics模型,得出適合本試驗條件下的粘結(jié)-滑移關(guān)系模型。
【學位單位】：蘭州交通大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TU528
【部分圖文】：

圖 2.1 CFRP 片材縱向拉伸試件尺寸圖CFRP 片材試件制作流程：（1）將桌子表面收拾干凈，在桌面上鋪一層硫酸紙（浸漬膠不與硫酸紙粘接）用尺子量測碳纖維布縱向長度 25cm（多余 2cm 用作刷膠加持固定），用剪刀沿橫向剪，依據(jù)事先計算好的每個試件需要股數(shù)確定一片制作試件的個數(shù)，最后確定需要裁的 CFRP 片數(shù)。（2）將裁剪好的整塊 CFRP 片材使用夾子將其固定拉平，全部固定后，將環(huán)氧脂 A、B 膠按照質(zhì)量比 2:1 進行混合并攪拌均勻，為防止中途凝固一次不宜拌合太多用毛刷將混合好的膠順著碳纖維布縱向均勻刷涂，一面刷涂完后，中途停頓 1-2h，待不再具有流動性翻轉(zhuǎn)過來進行另一面的刷涂，以碳纖維布縫中含飽和膠為標準使纖維經(jīng)膠充分浸入。兩面均刷涂完畢后在室溫環(huán)境下固化 12h 以上，直到浸漬膠不粘手且有一定抗彎強度。（3）先將制作好的整塊片材從一端裁剪掉 1cm 左右，從此端開始量測 23cm，將余部分裁剪掉。然后用刀片沿長度方向即順絲方向劃開，每一個試件采用六股，游標

圖 2.2 CFRP 片材固化后試件方法試驗工況分為以下三種：作為對比環(huán)境。浸泡：將質(zhì)量分數(shù)為 10%的硫酸鈉溶液充P 片材試件，注意溫度變化防止因溫度過低60d、90d。干濕循環(huán)：將質(zhì)量分數(shù)為 10%的硫酸鈉溶制的干濕循環(huán)箱，將 CFRP 片材放入，注風干過程中蒸發(fā)的水分導致硫酸鈉溶液濃取出試件。剛度使用金三秒在破壞區(qū)域粘貼電阻應變產(chǎn)的 DH3816 靜態(tài)應變測試與分析系統(tǒng)實控制電子萬能試驗機（如圖 2.4 所示）提

1）室溫環(huán)境：作為對比環(huán)境。2）硫酸鈉溶液浸泡：將質(zhì)量分數(shù)為 10%的硫酸鈉溶液充分攪拌，待硫酸水中，放入 CFRP 片材試件，注意溫度變化防止因溫度過低出現(xiàn)鹽結(jié)晶降數(shù)分別為 30d、60d、90d。3）硫酸鈉溶液干濕循環(huán)：將質(zhì)量分數(shù)為 10%的硫酸鈉溶液充分攪拌，待解于水后加入自制的干濕循環(huán)箱，將 CFRP 片材放入，注意每天浸泡時的及時加水補上因風干過程中蒸發(fā)的水分導致硫酸鈉溶液濃度上升，干濕循個階段，到期即取出試件。量不同階段試件剛度使用金三秒在破壞區(qū)域粘貼電阻應變片，應變值采用股份有限公司生產(chǎn)的 DH3816 靜態(tài)應變測試與分析系統(tǒng)實時采集（如圖學院實驗室微機控制電子萬能試驗機（如圖 2.4 所示）提供。在正式拉伸件加載至承載力的 5%，停止加載并檢查夾具和各系統(tǒng)是否正常。加載速鐘夾具相對位移為 1mm，試件破壞前加載不間斷。破壞后對破壞形式、據(jù)截面規(guī)格計算力學參數(shù)。圖 2.5 為試驗拉伸過程測試系統(tǒng)，圖 2.6 為夾
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本文編號：2844796