纤维复合材料(FRP)加固混凝土抗紫外线老化性能试验研究

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随着纤维复合材料(FRP)广泛的应用于在役混凝土结构构件加固中,其耐久性研究也越来越受到国内外学者和广大工程研究人员的关注。但目前的研究多是针对FRP的抗冻融、耐腐蚀性溶液、碳化等方面的研究,而FRP材料作为一种增强型塑料材料,其抗紫外线老化性能十分重要却研究较少,现有的试验研究结果难以在实际工程中起到指导作用。在此背景下,本文针对FRP片材加固混凝土结构的紫外线耐久性能做了较为系统的研究,主要研究工作如下:1)进行了碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维片材的紫外线耐久性能研究,研究变量包括:纤维种类、片材层数、浸渍胶种类、紫外线循环照射天数等,试验结果表明:不同种类纤维材料的紫外线耐久性能不同,碳纤维较好,而玄武岩纤维较差;层数改变对纤维复合材料的紫外线耐久性能影响不大;浸渍胶种类对于FRP材料影响较大,初期强度较高的浸渍胶品种耐久性能不一定较好;FRP片材在紫外线老化后有强度提高的现象出现,可能是由于环氧树脂后固化或表面热应力分布不均等原因造成的。2)进行了混凝土的紫外线耐久性能研究,研究不同强度等级混凝土在紫外线循环照射后的强度变化,通过SEM、XRD等手段分析混凝土在紫外线照射后的发生结构及成分的变化,结果表明:不同强度等级混凝土在经过紫外线照射后强度均呈现提高趋势,在SEM及XRD分析中亦可看出混凝土的水化反应程度有所加深,这可能是由于紫外线耐气候试验箱中高温高湿环境对混凝土试块水化反应产生了有利影响。3)进行了浸渍胶的紫外线耐久性能研究,研究不同浸渍胶在紫外线循环照射后的强度及弹性模量变化,讨论了浸渍胶耐久性对纤维材料的影响,结果表明:不同浸渍胶的紫外线耐久性能不同,有些浸渍胶在照射初期即开始性能大幅下降,有些则在长时间照射后才开始下降;受到浸渍胶影响,FRP片材性能也呈下降趋势,但片材性能下降幅度小于浸渍胶性能下降幅度。4)进行了FRP片材与混凝土粘结性能的紫外线耐久性能研究,研究了不同FRP材料、不同FRP层数、不同混凝土强度等级、不同粘结长度及不同紫外线循环照射时间下的FRP片材与混凝土粘结性能的变化,试验结果表明:碳纤维与混凝土粘结性能较好,耐久性也较好,S型玻璃纤维与玄武岩纤维粘结性能一般,但玄武岩纤维耐久性能较差,而E型玻璃纤维粘结性能较差,耐久性能一般;层数的增大可明显改善粘结性能和耐紫外线性能;不同浸渍胶对粘结性能影响不同于前期材性试验结果,耐久性差的浸渍胶不一定粘结耐久性差;提高混凝土强度可提高粘结性能,不同混凝土强度受紫外线影响差别不大;不同粘结长度的试件耐久性能未见明显差别;综合考虑各种因素表明:FRP片材与混凝土粘结的紫外线耐久性能呈小幅下降后回升的趋势,总体降幅较小。5)讨论了提高FRP片材加固混凝土结构紫外线耐久性的措施,主要有:对结构施加表面防护,如涂漆、砂浆抹面等;增大FRP粘贴层数;对浸渍树脂进行改性;对被加固混凝土进行表面处理等。
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