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碳纤维(CFRP)加固修补混凝土结构技术具有高强、轻质、耐腐蚀、施工方便等优点,效果明显,已使用于土木工程中的众多领域。虽然碳纤维材料加固混凝土技术在国外已被广泛应用,但国内仍处于试验研究阶段,工程应用较少,尤其是对碳纤维材料加固钢筋混凝土结构在海水侵蚀下腐蚀损伤程度的研究几乎还是空白。因此,本文选取碳纤维增强混凝土梁的抗腐蚀性能作为研究课题,探索碳纤维加固对混凝土梁耐久性的影响。
本文采用仿真试验方法,对长期在氯离子环境下工作的7根不同碳纤维包裹形式的钢筋混凝土梁进行耐久性试验研究。比较其在长期荷载作用下腐蚀前后的物理力学性能,分析碳纤维包裹对提高钢筋混凝土梁耐久性的机理及效果,本次试验利用电化学基本原理,缩短了试验周期,加快了试验进程。
试验表明:氯离子主要通过混凝土的裂缝和钢筋接触来腐蚀钢筋,梁被包裹碳纤维后,碳纤维和钢筋混凝土梁一起工作,有效的约束混凝土裂缝的开展,从而减小钢筋与氯离子的接触面积,有效地减小氯离子对钢筋的腐蚀,提高了结构的耐久性。碳纤维和环氧树脂都是具有很好的耐腐蚀能力的材料,但环氧树脂凝结后易“脆化”,会随同混凝土梁表面开裂而一起开裂,故混凝土梁表面只涂环氧树脂并不能起到很好的防腐效果;若混凝土梁表面全部包裹碳纤维,碳纤维能基本完全隔绝氯离子与钢筋接触的通道,耐腐蚀效果最为明显。
钢筋混凝土梁被碳纤维加固后,其承载能力不仅被有效提高,其耐久性,尤其是抗氯离子腐蚀能力也被大大增加了。随着碳纤维材料在土木工程中的广泛应用,我们不仅应从其良好的力学性能加以分析,还应充分开发其良好的抗腐蚀性能。使其不仅能增加结构的承载能力,还能提高结构的耐久性,有效地延长结构的使用寿命,避免不必要的经济损失。