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无机和有机粘结胶应用于加固钢筋混�土�

æ�¥æº�:考试大  2009å¹´8月25æ—¥   ã€�è¦�想考试都ä¸�怕,å�ªæœ‰å¸¸æ�¥è€ƒè¯•大ï¼�】
  在Sherbrooke大学的研究中,有机粘结胶的拉伸强度是这次研究中无机粘结胶的13�。�外,�形能力是65�,粘性是1000�。尽管有这些力学性能上的��差异,无机粘结胶和有机粘结胶加固的��然具有相当的承载力�高和刚度增加,�是延性�低一些。
  试验步骤
  如上é�¢æ��到的,这次试验是模仿M‘Bazaa et al(1996)的试验。在那次试验中,一共浇注了8æ ¹æ¢�,跨度为3000mm,并在三分点进行加载。基本的å�˜é‡�是碳纤维的长度ã€�端部锚固长度和加固é‡�。æ¢�在å�—拉区表é�¢ç²˜è´´äº†ä¸‰å±‚å�•å�‘的碳纤维片æ��,片æ��宽为166.7mm,长为2900mm(图1),这根æ¢�对这次试验æ�¥è¯´ç‰¹åˆ«é‡�è¦�,因为碳纤维的é�¢ç§¯æ˜¯ç›¸å½“的。é�¢ç§¯ä¸º0.826cm2.
  这次浇注的�与它具有相�的长度�宽度�高度(3000×200×300mm)和�护层厚度,�图1.�分别用2层�3层和5层��碳纤维片�加固,�积分别为0.285cm2�0.427cm2和0.711cm2.
  混å‡�土强度通过实验室é…�å�ˆæ¯”控制,组æˆ�原料有ASTM Iæ°´æ³¥ã€�自然砂ã€�粒径为19mm的碎石骨料和自æ�¥æ°´ã€‚通过直径为150mm的圆柱体进行试验得到抗压强度为47.3MPa.而Sherbrooke大学试验中的混å‡�土抗压强度为44.3MPa.
  Sherbrooke大学试验中,å�—弯钢筋是2æ ¹No 10M的钢筋,总é�¢ç§¯ä¸º200mm2,而这次试验中,å�—弯钢筋是2æ ¹No 4的钢筋,总é�¢ç§¯ä¸º258mm2.å�–3根钢筋试件进行轴å�‘拉伸试验,平å�‡å±ˆæœ�强度为447MPa,æž�é™�强度为693MPa.Sherbrooke大学试验中相应的强度分别为439MPaå’Œ703MPa.
  贴碳纤维之�,先用磨轮将表�的浮浆皮去掉和将粗糙�出的骨料磨平。然�,对表�喷砂和用热水洗,�晾干。
  表�用无机粘结胶找平,并自然干燥直到它具有粘性(大约1�时)。�时,碳纤维用树脂浸�,并自然干燥直到具有粘性。�将作为粘结层的粘结胶刷在找平层上,然�,立�将浸�好的碳纤维贴上。碳纤维必须滚压以去掉多余的粘结胶。其余�层碳纤维都以�样的步骤粘贴。
  碳纤维粘贴好�,修补部�必须包扎以去掉空气和使树脂�匀饱满。修补部�先用Teflon薄膜包裹,在用致密织物,然�用尼龙薄膜包扎。包裹�密�,并用真空泵抽�大约740mmHg的气压。�,将�加热到80℃养护24�时。
  比较研究(M‘Bazaa et al 1996)
  M‘Bazaa et al(1996)的试验中,æ¢�的表é�¢å¤„ç�†å¤§è‡´ç›¸å�Œã€‚接ç�€ç”¨ä¸€ç§�低粘性的二组份环氧树脂找平,并在室温下养护24å°�时。然å�Žï¼Œå°†ä½œä¸ºç²˜ç»“层的二组份环氧树脂刷在找平层上,å†�ç«‹å�³è´´ç¢³çº¤ç»´ç‰‡æ��。然å�Žï¼Œç”¨è¡¬çº¸åŒ…裹ä¿�护,接ç�€æ»šåŽ‹ç¢³çº¤ç»´ç‰‡æ��以使粘结胶浸入碳纤维。然å�Žï¼ŒåŽ»æŽ‰è¡¬çº¸ï¼Œå¹¶ç”¨æ©¡èƒ¶æŠ¹åˆ€å°†é¢�外的环氧树脂抹进碳纤维片æ��中。然å�Žï¼Œä»¥å�Œæ ·çš„æ­¥éª¤ç²˜è´´å…¶ä½™å�„层碳纤维。å�Žï¼Œç½®äºŽå®¤æ¸©å…»æŠ¤ã€‚
  仪器布置
  试验æ¢�是简支æ¢�,跨度为3000 mm.端部支撑为钢轴,钢轴置于混å‡�土墩上,混å‡�土墩固定于实验室å��力地æ�¿ä¸Šã€‚实验时,通过手控液压å�ƒæ–¤é¡¶åŠ è½½ï¼Œå�ƒæ–¤é¡¶åž‚直地安装于æ¢�顶,并固定于实验室å��力æ�¿ä¸Šã€‚è�·è½½é€šè¿‡ä¸€æ ¹ç½®äºŽæ¢�上的钢制分é…�æ¢�三分点加载(è·�离æ¯�边支座1000mm)。è�·è½½ä»¥æ¯�次2.24KN的方å¼�典型施加。è�·è½½é€šè¿‡ç½®äºŽå�ƒæ–¤é¡¶å’Œåˆ†é…�æ¢�之间的è�·è½½ä¼ æ„Ÿå™¨æµ‹é‡�。
  4个电�电阻应�片置于跨中。2个12mm标�长度的应�片贴于�弯钢筋上。1个应�片贴于�的上表�,1个应�片贴于碳纤维上,标�长度都为50mm.
  将一个机械表(百分表)置于跨中并固定于实验室�力地�上以测�挠度,它必须垂直地安装在�底。�加一次�载都读�一个读数。
  结果和讨论
  在��部分讨论的主�内容是:破�模��裂�特���载挠度关系�承载力�高和�形。表2列出了结果的汇总。
  注�到试验中使用的碳纤维片�具有差异这一点很��。对有机粘结胶加固体系�的试验,用�加固结构构件的碳纤维�过了完善的�展。碳纤维排列很好,并且有一�特别的衬纸和有机胶料�护。有机粘结胶也�过特别的处�,在粘结碳纤维时能够达到的效果。这个体系�展了很多年,碳纤维排列很好,并且具有尽�能高的强度和刚度。
  对无机粘结胶加固体系,使用的是商业上�供的一般纹路的碳纤维。�象有机粘结胶加固体系中的碳纤维有一�特别的衬纸�护,而且,这个体系使用的碳纤维是从生产交�纹路玻璃纤维的地方生产的。与有机粘结胶体系相比,这�生产程��能�供劣等排列的碳纤维。�外,在�作时更容易��,因为�有较少的有机胶料�护碳纤维。
  破�模�和裂�特�
  Sherbrooke大学的试验和这次试验中的基准�(设计编�分别为OC和IC)都是标准的适筋�破�:钢筋先屈�,然�混�土被压碎。IC�比OC�有更高的开裂刚度�屈��载和���载。两根�的�载—挠度关系�图2.
  图2基准�的�载—挠度曲线
  Sherbrooke大学试验中的加固�编�为OS,这次试验中的加固�编�为IS1,IS2,IS3.OS�是碳纤维片�的剥离破�,而IS1,IS2,IS3�是碳纤维的破裂破�。这是一个��的结论,因为��物��的破裂在文献中几乎没有报�,而片�的分层破�已�有比较普�的报�了。
  已�有了论述的是:OS�的裂�特�是它的裂�间�比基准�的��,而且裂�分两个阶段开展。在阶段出现的是垂直的�弯裂�,而在钢筋屈��的第二阶段出现的是斜裂�;并且斜裂�延伸���高的1/6.
  为了作裂ç¼�特å¾�的对比,采用了Ritchie et al(1991)的结果。因为æ¢�的跨度ã€�高度和é…�ç­‹é‡�是相å�Œçš„,并且Ritchie et alæ��供了更加详细的æ��述。使用的粘结胶是一ç§�橡胶粘性的环氧树脂。典型的Ritchie et al(1991)的裂ç¼�特å¾�è§�图3.
  对两根基准æ¢�,裂ç¼�特å¾�是典型的适筋æ¢�ç ´å��,è§�图3.基准æ¢�底部Ritchie et al(1991)有21æ�¡è£‚ç¼�,è§�图3(a),而这次研究的ICæ¢�底部有19æ�¡è£‚ç¼�,è§�图3(c)。
  加固�的OS�底部有52�裂�,�图3(b);而IS3�底部仅仅有25�裂�,�图3(d)。因此,裂�数�的增加对有机粘结胶加固体系和无机粘结胶加固体系分别为148%和32%.裂�的这些�数表明,有机粘结胶体系比无机粘结胶体系产生了更多的裂�。作者认为,这是因为无机粘结胶在裂�的�置没有足够的粘性��碳纤维和混�土的粘结,抑制了应力�邻近的混�土传递,而这一点是产生更多裂�的必��件。�外,混�土中的裂�贯穿了碳纤维��物,这�促使应力�碳纤维传递。相比而言,粘性的有机粘结胶能��碳纤维和混�土在��裂�附近的粘结,致使应力�邻近的混�土传递,这样就产生了更多的裂�。
  图3���载时裂�的比较:
  (a)有机粘结胶基准æ¢�(Ritchie et al 1991);(b)有机粘结胶加固æ¢�(Ritchie et al 1991);
  (c)无机粘结胶基准�(IC);(d)无机粘结胶加固�(IS3)。
  延性和�载—挠度关系
  有机粘结胶加固�的载—挠度曲线�图4.正如所料,增加碳纤维�积导致了开裂刚度�屈�刚度和���载的�高。为了和以�研究的�载—挠度曲线作比较,并考虑到基准�的差异,将�载—挠度曲线作标准化。标准化�是将IC�IS1�IS2�IS3�的�载乘以一个系数:
  OCæ¢�的屈æœ�è�·è½½/ ICæ¢�的屈æœ�è�·è½½
  大�的挠度点进行了调整以��曲线的连续。所有�的标准化�载—挠度曲线�图5.从图5中�以看出,无机粘结胶加固的�和有机粘结胶加固的�的�载—挠度曲线的特�相似。用大致相�的碳纤维�积加固的IS3�和OS�具有相当的强度�刚度和延性。
  图4有机粘结胶加固�的�载挠度曲线图5所有�的标准化�载挠度曲线
  对有机粘结胶加固体系和无机粘结胶加固体系,加固�与基准�相比,延性都有�低。对�者,挠度延性从8.25�到2.30;对�者,挠度延性从8.55�到1.55和1.81之间。比较用相�碳纤维�积加固的IS3�和OS�,IS3�的延性仅有OS�的75%.
  承载力�高的比较
  承载力的�高通过加固�和基准�弯矩的差值��化。为了考虑碳纤维用�的差异,用��碳纤维�积上弯矩的增加�计算,如下方程:
  å�•ä½�碳纤维é�¢ç§¯ä¸Šå¼¯çŸ©çš„增加=â–³M / Acar(1)
  其中△M表示相对基准�弯矩的增加(KN-m);Acar表示碳纤维的�积(m2)。
  承载力�高的比较�表3.对这些结果进行仔细观察得到下�的结论:
  l无机粘结胶加固体系和有机粘结胶加固体系�供了相当的加固效果。��碳纤维�积上弯矩的增加,IS2�和OS��常接近,IS3�比OS�高,而IS1�比OS�低。
  l无机粘结胶加固体系,��碳纤维�积上弯矩的增加��碳纤维�积的增加而增加,这�味�使用更厚的碳纤维�将达到更佳的加固效率。在以�,这�趋势还没有被观察到,这一定程度上是因为加固�积引起的效率问题还没有被系统的研究。
��:考试大-建筑工程类考试

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