BFRP水泥砂漿薄板加固-增強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)性能研究.pdf

1、每年我國(guó)有大量的建筑結(jié)構(gòu)需要建設(shè)，也有大量的既有結(jié)構(gòu)需要加固補(bǔ)強(qiáng)。新建結(jié)構(gòu)使用傳統(tǒng)模板浪費(fèi)嚴(yán)重、施工復(fù)雜、不環(huán)保，同時(shí)存在耐久性問題;對(duì)既有結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固，常用的加固方法其使用性、經(jīng)濟(jì)性、耐久性問題突出。玄武巖纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(Basalt Fiber Reinforced Polymer，BFRP)是一種新型綠色材料，輕質(zhì)高強(qiáng)并具有較好的耐久性能，它是解決上述需求的關(guān)鍵。本文開發(fā)一種新型的BFRP水泥砂漿薄板，它由高強(qiáng)水泥砂漿和BFRP

2、網(wǎng)格組合而成，可充分發(fā)揮材料性能。該板材在混凝土結(jié)構(gòu)中不僅可以作為新建結(jié)構(gòu)的永久模板還可以作為既有結(jié)構(gòu)的加固材料，有效提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及耐久性能。
　　本文對(duì)BFRP水泥砂漿薄板的基本力學(xué)性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究，并探究利用該板材進(jìn)行結(jié)構(gòu)增強(qiáng)的方法，包括RC梁抗彎、抗剪性能加固技術(shù)和永久模板技術(shù)。具體研究?jī)?nèi)容如下:
　　1、對(duì)6組18個(gè)水泥砂漿薄板進(jìn)行受彎性能試驗(yàn)，參變量包括:水泥砂漿強(qiáng)度，BFRP筋疏網(wǎng)、BFRP筋密網(wǎng)、BFRP網(wǎng)格

3、、不銹鋼筋密網(wǎng)四種不同的水泥砂漿板增強(qiáng)材料，以及有無短切纖維摻入。試驗(yàn)結(jié)果表明:水泥砂漿強(qiáng)度提高35.2％前提下，板材開裂荷載提高51.1％，影響較大，抗彎強(qiáng)度僅提高12.0％，提高不明顯;同等截面剛度的增強(qiáng)材料中BFRP網(wǎng)格增強(qiáng)的水泥砂漿薄板有著更長(zhǎng)的持荷階段且極限荷載最高，但開裂荷載低于BFRP筋密網(wǎng)10.9％及不銹鋼筋密網(wǎng)23.7％;短切纖維的加入有效提高了開裂荷載98.1％，但對(duì)極限荷載影響不大，僅提高14.3％。同時(shí)，還設(shè)計(jì)試

4、驗(yàn)對(duì)BFRP水泥砂漿薄板的拉伸和剪切性能進(jìn)行了測(cè)試。
　　2、對(duì)6個(gè)RC梁構(gòu)件應(yīng)用BFRP水泥砂漿薄板進(jìn)行抗剪性能加固。試驗(yàn)參變量包括:板材的粘結(jié)劑式采用聚合物砂或結(jié)構(gòu)膠;是否使用錨栓;粘貼板材的厚度15mm或20mm;板材內(nèi)的網(wǎng)格為1mm或2mm厚度。通過靜力加載受彎性能試驗(yàn)表明:使用聚合物砂漿粘貼板材，板材粘結(jié)可靠，加固效果最好，結(jié)構(gòu)抗剪承載力提高了61.3％;采用15mm厚的加固板材，輕量化的加固方法使得施工便捷，試驗(yàn)梁的抗

5、剪承載力提高54.4％;2mm網(wǎng)格增強(qiáng)的板材加固試驗(yàn)梁，抗剪承載力提高68.1％，較1mm網(wǎng)格網(wǎng)格強(qiáng)度提升一倍加固效果僅增加6.8％，網(wǎng)格利用率低。最后給出了抗剪性能加固的計(jì)算方法，計(jì)算結(jié)果與實(shí)際測(cè)量值差值為-8.9～3.2％，較符合實(shí)際測(cè)量值。
　　3、對(duì)4個(gè)RC梁構(gòu)件應(yīng)用BFRP水泥砂漿薄板進(jìn)行抗彎性能加固。試驗(yàn)參變量包括:加固板材使用單排或雙排化學(xué)螺栓進(jìn)行錨固;BFRP水泥砂漿板材內(nèi)的網(wǎng)格為3mm或5mm厚度。試驗(yàn)結(jié)果表明:

6、單排錨栓錨固強(qiáng)度不足，使板材剝落，結(jié)構(gòu)提前發(fā)生破壞;使用雙排化學(xué)螺栓的錨固處理方法對(duì)梁進(jìn)行抗彎性能加固，有較好的加固效果，極限荷載提高20.3％;5mm網(wǎng)格筋強(qiáng)度較高，最后破壞時(shí)網(wǎng)格從水泥砂漿薄板中剝離出破壞，因此網(wǎng)格強(qiáng)度提高，加固效果反而有所下降，極限荷載提高19.6％;使用BFRP水泥砂漿薄板進(jìn)行RC梁結(jié)構(gòu)的抗彎性能加固，要計(jì)算選擇合理的BFRP網(wǎng)格強(qiáng)度和并提供對(duì)應(yīng)的可靠錨固措施。給出了抗彎承載力計(jì)算方法，計(jì)算結(jié)果與實(shí)際值差值-9.

7、8～1.9％，較符合實(shí)際測(cè)量值。
　　4、對(duì)4組共計(jì)12根混凝土梁使用永久模板進(jìn)行澆筑并試驗(yàn)。試驗(yàn)參變量包括:是否使用BFRP水泥砂漿薄板永久模板;永久模板內(nèi)的網(wǎng)格厚度3mm或5mm;永久模板內(nèi)是否加入短切纖維。通過梁靜力受彎性能試驗(yàn)研究表明:永久模板與現(xiàn)澆混凝土界面粘結(jié)可靠;永久模板的使用使結(jié)構(gòu)抗彎強(qiáng)度提高54％～176％，破壞時(shí)撓度達(dá)到2～4mm，結(jié)構(gòu)獲得較好的延性;5mm厚網(wǎng)格永久模板未發(fā)生3mm厚網(wǎng)格永久模板的網(wǎng)格拉斷破壞