加固混凝土環(huán)氧樹脂-纖維復合體系及其性能研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、混凝土結構由于其受力性能好、造價低而在土木工程中被廣泛采用.但由于長期暴露在侵蝕性環(huán)境下鋼筋的銹蝕、混凝土的劣化,或隨著經濟和技術的發(fā)展需提高原設計的等級,或發(fā)生嚴重的偶然事件(如地震、火災、車船的撞擊等)后,結構不再滿足設計的功能要求,需要進行補強或加固.傳統的墩柱補強或加固方法如擴大截面法、外包鋼法等工期長,作業(yè)空間大,需大型施工設備等,會嚴重影響結構的正常使用,造成直接或間接的經濟損失.纖維增強復合材料(簡稱FRP)是一種新型建筑

2、材料,因為其具有強度高、質量輕、易于剪裁施工等優(yōu)點,在混凝土結構的補強加固領域尤其受到推崇。目前這種新型材料的應用體系在日本、美國已經較為成熟。我國于二十世紀九十年代后期開展FRP的研究應用工作,其中外部粘貼FRP片材加固混凝土結構技術是目前研究的重點和熱點。外貼FRP材料加固混凝土墩柱的方法具有施工期短,工作量少(僅需少量人工手工操作即可),耐久性能好且施工質量容易保證等優(yōu)點,受到業(yè)內人士的日益關注。
   本文在分析混凝土粘

3、接方法的基礎上對加固混凝土粘接用的環(huán)氧樹脂體系進行了研究,制備了適合的粘接混凝土用的環(huán)氧樹脂體系,用來滿足碳纖維和玻璃纖維復合材料加固修復建筑物結構的施工要求。通過偶聯劑KH-550來活化碳酸鈣,使碳酸鈣在材料中的分散性變好,并在材料的界面間起到連接作用,改善復合材料的界面。并利用各種測試方法來討論增韌改性的效果和機理。
   通過對不同固化劑含量固化后的環(huán)氧樹脂體系的凝膠時間、固化度和固化硬度以及力學性能進行了研究,并對固化機

4、理進行了初步的分析,確定了最佳的固化劑的用量。利用SEM對碳酸鈣/環(huán)氧樹脂復合材料進行微觀分析表征,實驗結果表明:純環(huán)氧樹脂的斷裂面非常的規(guī)整,斷裂面上沒有塑性形變,屬于典型的脆性斷裂,因此材料的機械性能較低。而加入碳酸鈣后的復合材料的斷面,非常粗糙,環(huán)氧樹脂基體在沖擊方向上存在明顯的突起和滑移,碳酸鈣和其周圍的環(huán)氧樹脂基體的界面相引發(fā)銀紋,表明環(huán)氧樹脂基體發(fā)生了大面積的塑性形變,塑性形變的產生吸收了大量的沖擊能,從而使得復合體系的韌性

5、得以提高。利用萬能力學實驗機等對制備的環(huán)氧樹脂復合材料進行了機械性能方面的研究。實驗表明:在沒有添加碳酸鈣時,環(huán)氧樹脂的拉伸強度和沖擊強度分別為42.3 MPa和10.11 KJ/m2,隨著碳酸鈣添加量的增加,復合材料的沖擊強度逐漸提高,當碳酸鈣與環(huán)氧樹脂質量比為5∶100時出現了最大值,分別為78.8MPa和17.4KJ/m2,環(huán)氧樹脂復合材料的拉伸強度和沖擊強度均達到最大值,這說明碳酸鈣的添加能夠提高環(huán)氧樹脂的拉伸強度和沖擊強度。綜

6、上的微觀和宏觀研究表明,碳酸鈣/環(huán)氧樹脂復合體系可以作為加固混凝土的粘接材料。
   本文還重點研究了環(huán)氧樹脂復合體系粘接后纖維布與混凝土的粘接性能,分析了試件的主要的性能指標。在對兩種纖維的性能進行了比較的基礎上,通過彎曲實驗分析樣品破壞的情況,分析環(huán)氧樹脂復合體系進行增韌改性后對于粘接性能和加固效果的影響,并分析粘接厚度對其加固后混凝土性能的影響。實驗結果表明:對于延性要求較高的受彎的構件,玻璃纖維是非常理想的補強材料。而對

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