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钢筋锈蚀引起的混凝土结构破坏,已成为全世界普遍关注并日益突出的一大灾害,除了一部分是不可抗逆的自然因素,其主要的原因是人们忽视了混凝土结构的耐久性。传统的设计有时仅关注结构的强度设计,忽视了耐久性设计,导致一些混凝土构造物服役不到几年时间就面临着加固,甚至报废,造成了巨大的经济损失。近些年国内外已经加强了混凝土结构的耐久性研究,取得了不少有益的成果,许多理论已经开始用于工程上。但是面对着数量庞大的已经出现耐久性问题混凝土构造物,找到一种施工方便,价格低廉并极大限度的延长混凝土耐久性寿命的方法有着极其重要的经济意义和社会意义。
碳纤维以其强度高、施工方便等优点成为了国内外研究的热点,其研究主要集中在碳纤维补强混凝土结构的承载力和延性等方面,较少涉及碳纤维加固混凝土结构的耐久性方面的研究。近些年也见到了一些关于碳纤维加固混凝土构件耐久性研究的报道,基本上都集中在弯曲破坏理论的研究,而关于剪切耐久性破坏方面的研究鲜有报道。
因此本文选择碳纤维加固混凝土构件在氯离子侵蚀环境下的耐久性试验研究为课题,主要开展在氯离子侵蚀环境下碳纤维加固钢筋混凝土梁的抗剪耐久性试验研究,与以往单一考虑环境因数的试验研究不同的是本次试验考虑了环境和荷载的耦合,并主要完成如下工作:
本文通过4根碳纤维抗剪加固的混凝土梁和1根未加固的对照梁在氯离子侵蚀下的耐久性试验研究,对比分析在荷载作用下混凝土梁在使用阶段的裂缝开展、挠度、电化学指标和应变。探讨碳纤维提高混凝土梁抗剪耐久性的原理,发现碳纤维能起到很好的屏障作用,并能有效的限制裂缝的开展。对比分析承载力发现加固后的梁经过40天的加速腐蚀未出现剪切破坏,而且加载后均未出现剪切破坏,而未加固的对照梁在经过20天的加速腐蚀后出现破坏,可见碳纤维可以明显提高混凝土梁的抗剪耐久性和承载力。通过加固梁之间的对比研究发现碳纤维箍的条幅宽和间距对混凝土梁的抗剪耐久性和力学性能指标影响很大,而碳纤维粘贴的层数对耐久性和力学性能指标影响相对较小,可见在氯离子侵蚀环境碳纤维加固抗剪加固混凝土梁不能一味追求加固量,只有选取合理的加固方式才能得到理想的效果。