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界面劑處理混凝土表面對粘接FRP界面抗剪強度的影響

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摘要:在混凝土表面涂覆不同的界面劑,然后用環(huán)氧樹脂粘貼玻璃纖維并成型FRP薄板。測試FRP與混凝土粘接界面的抗剪強度,結(jié)果以偶聯(lián)劑配制的界面劑最佳,但抗剪強度對偶聯(lián)劑具有選擇性。分析偶聯(lián)劑的增強機理,供體外粘貼混凝土結(jié)構(gòu)加固參考。
 

關(guān)鍵詞:混凝土結(jié)構(gòu)加固 粘接 FRP 玻璃纖維 界面劑 偶聯(lián)劑

 

一.引言

  通過體外粘貼薄層材料的方法(以下簡稱“粘貼法”)加固混凝土結(jié)構(gòu)已有較普遍的工程應(yīng)用,包括粘鋼、碳纖維、玻璃纖維等。其中粘貼玻璃纖維及碳纖維具有較好的可操作性,又以粘貼玻璃纖維造價更低。因此本文僅以玻璃纖維的粘貼為研究對象。

  粘貼法固然是通過粘貼界面?zhèn)鬟f應(yīng)力,使外貼材料與原結(jié)構(gòu)形成整體,有效承載。通常情況下粘貼界面主要是通過剪切方式進行應(yīng)力傳遞,因此粘貼加固混凝土結(jié)構(gòu)的的關(guān)鍵問題是粘接界面的抗剪強度。從受彎構(gòu)件外貼纖維加固的大量文獻中可見,構(gòu)件在極限荷載作用下幾乎均為界面受剪破壞。為此本文以如何提高界面的剪切強度為宗旨,用不同的表面處理劑涂覆混凝土表面,研究對粘接界面抗剪強度的影響。

 

二.實驗方法、內(nèi)容   

(一).粘接界面抗剪強度的測試方法與

  裝置:

  實驗采用100×100×20 mm的正方形混凝土切片,模擬混凝土表面打磨(去除浮漿)至露出骨料的狀態(tài)。在兩切割面上對稱粘貼、成型40mm寬玻璃纖維薄片,粘接面為40×40mm,纖維一端出頭作為夾持端,如圖1.所示。

  由于混凝土屬脆性材料,且抗拉強度較低。測試夾頭直接夾持混凝土切片時,會直接將混凝土拉斷,無法測得膠接面抗剪強度。因此,實驗采用矩形鋼框作為傳力構(gòu)件,外套混凝土試件,荷載通過鋼框施加到混凝土試件上,如圖2.所示。

  粘貼界面抗剪強度測試在100KN萬能材料實驗機上進行。將FRP夾持端及鋼外框夾持端分別夾持在實驗機上下夾頭上,并使FRP薄片、混凝土切片、鋼外框沿拉伸方向平行對中,然后進行拉伸剪切,測定極限強度。

(二).實驗材料

  界面劑選用的試劑及原料均為市售品,配制成的8種界面劑列入表1.。其中5、6、7號為型號不同的偶聯(lián)劑;9號為不作任何表面處理直接粘貼。

表1.混凝土表面處理劑及配方

 

編號

1

2

3

4

5

6

7

8

9

界面劑

草酸

硬脂酸

普通水泥漿

高鋁水泥漿

偶聯(lián)劑A

偶聯(lián)劑B

偶聯(lián)劑C

環(huán)氧底膠

劑量

2%水溶液

2%乙醇溶液

水/灰=1/0.5

水/灰=1/0.5

1%乙醇溶液

1%乙醇溶液

1%乙醇溶液

A/B=10/4

空白

 

  所用混凝土按強度等級為C50配制,按標準條件養(yǎng)護28天后,切割為20mm厚片材。

  玻璃纖維選用型號為E-450的10:1單向無堿布,沿拉伸方向鋪貼。

  環(huán)氧樹脂采用市售E44,環(huán)氧樹脂配方為:E44-100; 活性稀釋劑-10; 固化劑-20。

三.實驗過程及現(xiàn)象

  將混凝土切割面清洗去灰后,分別用各界面劑涂覆表面;室溫(32℃)條件下徹底干燥后,用環(huán)氧樹脂粘貼玻璃纖維;在30-36℃室溫條件下,經(jīng)7天時間固化;將粘貼面玻璃纖維端頭超出40mm部分的毛邊切斷(參見圖4.),然后進行測試。

  由于受剪面為對稱的兩個粘貼面,測試過程中達到極限荷載的瞬間,絕大部分試件可觀察到混凝土切片的轉(zhuǎn)動,即兩個粘貼面并非同時破壞。因此,剪應(yīng)力應(yīng)以單面面積計算。同時,先剪壞的面總是較弱的一面,因而實驗結(jié)果趨于保守。另外,根據(jù)試驗結(jié)果的標準差值的大小可以斷定沒有發(fā)生雙面同時剪切破壞現(xiàn)象。

四.實驗結(jié)果及分析:

(一).實驗結(jié)果

  試件數(shù)量為每組3個,測試結(jié)果的

  標準差除3#、9#分別為1.4MPa和1.6MPa外,其余在0.11~0.88MPa之間,離散性不大。經(jīng)各種表面處理劑涂覆的粘接界面的極限抗剪強度測試結(jié)果繪制成柱狀圖如圖3.所示。

  兩種典型的破壞斷口形貌分別見圖4、圖5。

(二).結(jié)果分析

  由圖3可見,以空白樣9#為基準,除試件6#(偶聯(lián)劑B)高出61%外,其余試件均低于空白樣,僅3#(普通水泥漿)試樣接近空白樣。從斷口形貌來看也只有6#樣出現(xiàn)圖4所示混凝土被劈裂的情況,其余試樣為界面黏附破壞或以黏附破壞為主,

發(fā)布:2007-07-27 11:53    編輯:泛普軟件 · xiaona    [打印此頁]    [關(guān)閉]
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