嵌入式碳纤维板加固混凝土梁抗弯性能试验

碳纤维材料以其轻质、高强、耐腐、耐疲劳等优点,在混凝土结构加固中应用广泛。碳纤维板即碳纤维加固补强单向板材,其成型工艺是将碳纤维浸渍树脂后在模具内固化并连续拉挤成型。具有拉伸强度高、耐腐蚀性、抗震性、抗冲击性等良好性能。双组份改性环氧树脂胶粘剂，粘结强度高，操作方便，与碳纤维有很好的适配性，渗透力强，能很好的深入混凝土表层。耐老化性、耐水性和耐化学腐蚀性能优良。固化条件宽松，配比范围大，可操作时间长。种类齐全，特有低温(-5 ~- 10℃)情况下可固化的冬期结构胶，保证冬季正常施工。

本文参考某论文通过用内嵌碳纤维板条加固法,加固混凝土梁抗弯性能进行试验研究,利用相关数据解析不同黏结剂、不同加固方法(内嵌与外贴)的加固效果。

试验内容:拟对5根试验梁进行抗弯静载试验,1根对比梁L1、1根外贴碳板加固梁L2、3根内嵌不同黏结材料的碳板加固梁(环氧树脂结构胶L3、环氧砂浆L4、水泥砂浆L5)对加固梁的破坏形态、刚度、荷载-应变、极限承载力、裂缝等进行分析。

试验做法:

1.抗弯承载力及破坏形态分析

通过对比发现,1.加固梁极限承载力比未加固梁L1提高幅度17%~37%,2.以环氧树脂为黏结材料的内嵌碳板效果最好。

2. 荷载—应变分析

从加固梁跨中碳板荷载-应变关系曲线看出,在开裂荷载后,外贴梁L2与内嵌梁的应变差很大,即碳板承担的力相差很大。由于外贴梁发生剥离破坏,碳板退出工作。内嵌加固梁则呈现一定的塑性。

3. 裂缝分析

通过试验梁荷载-裂缝宽度曲线,可以看出,未加固梁在混凝土开裂后,曲线斜率变小,裂缝变化较快,平均裂缝间距增大。而加固梁在受拉钢筋屈服前,裂缝缓慢发展,直到碳板失效,裂缝才迅速增大。

以上试验数据和分析,相信大家对

1.碳板加固梁对比未加固梁抗弯承载力有较大程度提高,抑制了裂缝的发展,裂缝的间距和裂缝的宽度都有减小。

2.内嵌碳板黏结材料性能最好的为环氧树脂,其结果显而易见,但对于内嵌碳板条加固梁的极限承载力提高幅度要高于外贴碳板加固梁,主要是因为出现剥离破坏现象,有了初步的结论。

但试验并未对所用外贴碳板环氧树脂黏结剂指标进行说明(是否满足国标使用要求),这会不会影响试验结果有待考究。

另外我想补充的是:针对外贴碳板加固出现剥离破坏,其可以从两方面进行优化处理。

1.增加碳布U型箍,起到对碳板进行锚固、防止剥离破坏作用,且U型箍对受弯构件中斜截面承载力有提升作用。

2.选用优质的碳板胶,满足国家标准《工程结构加固材料安全性鉴定技术规范》GB50728-2011对其相关性能要求。尤其不能用粘钢胶代替碳板胶使用,两者性能指标有较大差别,尤其伸长率指标,如果碳板胶伸长率只有1.2%(粘钢胶的伸长率要求),那么碳板胶会先破坏,不能充分发挥碳板的强度。

在我国,粘贴碳纤维板加固混凝土结构加固方法已较为普及,与其相关的国家标准《混凝土结构加固设计规范》(GB50367-2013)对其也有相关规定。而嵌入式粘贴碳纤维板加固方法,最开始是为避免外贴碳板与混凝土间发生剥离破坏而成为研究热点。嵌入式碳板加固:在结构构件表层开槽,将碳纤维板嵌入其中,利用黏结剂使其与构件结合紧密,达到加固和补强的目的。