论文部分内容阅读
纤维编织网增强砂浆(TRM)复合材料是一种新型结构加固材料。与常用的纤维增强复合材料(FRP)相比,TRM具有更优异的耐候性和耐火性能。TRM中常采用聚合物水泥砂浆作为纤维编织网的黏结材料,而聚合物水泥砂浆中的水泥在生产过程中耗能较大,且会排放大量二氧化碳,被认为是造成全球气候变暖的主要原因之一。地聚物是一种新型绿色环保的无机胶凝材料,具有良好的力学性能和耐高温性能,可作为砂浆中的胶凝基质应用于结构加固中。本文以地聚物砂浆代替TRM中常用的聚合物水泥砂浆,采用纤维编织网增强地聚物砂浆(TRGM)加固钢筋混凝土板并探讨TRGM加固钢筋混凝土板的加固效果和耐火性能。本文的主要研究工作及结论如下:1、开展了5块TRGM抗弯加固RC单向板的静载试验,考察了纤维编织网层数、横向纤维束间距及有无锚固措施对TRGM加固RC板力学性能的影响,并与1块未加固板和2块纤维编织网增强聚合物水泥砂浆(TRPM)加固RC单向板进行对比。研究表明:(1)采用TRGM抗弯加固RC板可以显著提高RC板的受弯承载力和开裂后刚度,延缓裂缝发展,对于一层、二层和三层TRGM加固板,其受弯承载力分别比未加固板提高26%、53%和92%;(2)横向纤维束的间距对纵向纤维束抗拉强度的发挥有显著影响,加固板的承载力增幅随横向纤维束间距的减小而增大;(3)采用地聚物砂浆黏贴纤维编织网加固的板的抗弯承载力高于相同条件下采用聚合物砂浆黏结加固的。2、采用有限元软件对TRGM加固RC板静载试验过程进行有限元模拟,通过参数分析考察配筋率、板厚、纤维编织网层数对TRGM加固板受弯承载力的影响,并结合试验结果提出了TRGM加固RC单向板受弯承载力计算公式。结果表明:(1)在有限元模型中设置粘聚力单元来考虑纤维编织网与砂浆的粘结滑移关系,可以较好地模拟TRGM加固板在静力荷载下的受弯力学行为;(2)本文提出的TRGM加固板承载力计算公式可以较为准确地预测TRGM加固板的受弯承载力。3、开展了5块TRGM抗弯加固RC单向板的明火试验,考察了纤维编织网层数、荷载比及加固层表层砂浆厚度对加固板耐火性能的影响,并与1块未加固板和2块TRPM加固RC单向板进行对比。研究表明:(1)相同荷载比下,加固板的耐火极限均高于未加固板。在没有采取专门防火保护措施的情况下,采用3 mm厚的地聚物砂浆作为TRGM加固板的面层保护即可满足板的一级耐火要求;(2)TRGM加固板的耐火极限随荷载比的增加而减小,但荷载比较小时,小幅增加荷载比对耐火极限的影响不明显;(3)在荷载比不变的情况下,增加纤维编织网加固层数或加固层表层砂浆厚度可提高防火效果,从而提高加固板的耐火极限;(4)地聚物砂浆的高温粘结性能优于聚合物水泥砂浆,在长时间受火(如>90min)的情况下,TRGM仍能持续发挥作用,而TRPM则可能发生脱落,但由于TRPM中掺有一定量的杜拉纤维,导致TRPM在一定温度范围内的其它力学性能退化较慢,因此相同荷载比下的TRGM加固板的耐火性能并未优于TRPM加固板。