加固混凝土環(huán)氧樹脂-纖維復(fù)合體系及其性能研究.pdf

1、混凝土結(jié)構(gòu)由于其受力性能好、造價低而在土木工程中被廣泛采用.但由于長期暴露在侵蝕性環(huán)境下鋼筋的銹蝕、混凝土的劣化，或隨著經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的發(fā)展需提高原設(shè)計的等級，或發(fā)生嚴(yán)重的偶然事件(如地震、火災(zāi)、車船的撞擊等)后，結(jié)構(gòu)不再滿足設(shè)計的功能要求，需要進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)或加固.傳統(tǒng)的墩柱補(bǔ)強(qiáng)或加固方法如擴(kuò)大截面法、外包鋼法等工期長，作業(yè)空間大，需大型施工設(shè)備等，會嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)的正常使用，造成直接或間接的經(jīng)濟(jì)損失.纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(簡稱FRP)是一種新型建筑

2、材料，因?yàn)槠渚哂袕?qiáng)度高、質(zhì)量輕、易于剪裁施工等優(yōu)點(diǎn)，在混凝土結(jié)構(gòu)的補(bǔ)強(qiáng)加固領(lǐng)域尤其受到推崇。目前這種新型材料的應(yīng)用體系在日本、美國已經(jīng)較為成熟。我國于二十世紀(jì)九十年代后期開展FRP的研究應(yīng)用工作，其中外部粘貼FRP片材加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)是目前研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。外貼FRP材料加固混凝土墩柱的方法具有施工期短，工作量少(僅需少量人工手工操作即可)，耐久性能好且施工質(zhì)量容易保證等優(yōu)點(diǎn)，受到業(yè)內(nèi)人士的日益關(guān)注。
　　 本文在分析混凝土粘

3、接方法的基礎(chǔ)上對加固混凝土粘接用的環(huán)氧樹脂體系進(jìn)行了研究，制備了適合的粘接混凝土用的環(huán)氧樹脂體系，用來滿足碳纖維和玻璃纖維復(fù)合材料加固修復(fù)建筑物結(jié)構(gòu)的施工要求。通過偶聯(lián)劑KH-550來活化碳酸鈣，使碳酸鈣在材料中的分散性變好，并在材料的界面間起到連接作用，改善復(fù)合材料的界面。并利用各種測試方法來討論增韌改性的效果和機(jī)理。
　　 通過對不同固化劑含量固化后的環(huán)氧樹脂體系的凝膠時間、固化度和固化硬度以及力學(xué)性能進(jìn)行了研究，并對固化機(jī)

4、理進(jìn)行了初步的分析，確定了最佳的固化劑的用量。利用SEM對碳酸鈣/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料進(jìn)行微觀分析表征，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：純環(huán)氧樹脂的斷裂面非常的規(guī)整，斷裂面上沒有塑性形變，屬于典型的脆性斷裂，因此材料的機(jī)械性能較低。而加入碳酸鈣后的復(fù)合材料的斷面，非常粗糙，環(huán)氧樹脂基體在沖擊方向上存在明顯的突起和滑移，碳酸鈣和其周圍的環(huán)氧樹脂基體的界面相引發(fā)銀紋，表明環(huán)氧樹脂基體發(fā)生了大面積的塑性形變，塑性形變的產(chǎn)生吸收了大量的沖擊能，從而使得復(fù)合體系的韌性

5、得以提高。利用萬能力學(xué)實(shí)驗(yàn)機(jī)等對制備的環(huán)氧樹脂復(fù)合材料進(jìn)行了機(jī)械性能方面的研究。實(shí)驗(yàn)表明：在沒有添加碳酸鈣時，環(huán)氧樹脂的拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度分別為42.3 MPa和10.11 KJ/m2，隨著碳酸鈣添加量的增加，復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度逐漸提高，當(dāng)碳酸鈣與環(huán)氧樹脂質(zhì)量比為5∶100時出現(xiàn)了最大值，分別為78.8MPa和17.4KJ/m2，環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度均達(dá)到最大值，這說明碳酸鈣的添加能夠提高環(huán)氧樹脂的拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度。綜

6、上的微觀和宏觀研究表明，碳酸鈣/環(huán)氧樹脂復(fù)合體系可以作為加固混凝土的粘接材料。
　　 本文還重點(diǎn)研究了環(huán)氧樹脂復(fù)合體系粘接后纖維布與混凝土的粘接性能，分析了試件的主要的性能指標(biāo)。在對兩種纖維的性能進(jìn)行了比較的基礎(chǔ)上，通過彎曲實(shí)驗(yàn)分析樣品破壞的情況，分析環(huán)氧樹脂復(fù)合體系進(jìn)行增韌改性后對于粘接性能和加固效果的影響，并分析粘接厚度對其加固后混凝土性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：對于延性要求較高的受彎的構(gòu)件，玻璃纖維是非常理想的補(bǔ)強(qiáng)材料。而對