删除或更新信息,请邮件至freekaoyan#163.com(#换成@)

CFRP布混合粘贴形式界面剪切性能试验

本站小编 哈尔滨工业大学/2019-10-24

CFRP布混合粘贴形式界面剪切性能试验

付一小1,叶见曙1,马莹2

(1.东南大学 交通学院,南京 210096;2.南京工程学院,南京 211167)



摘要:

为了研究CFRP布混合粘贴的界面粘结性能,设计了4组自锚式面内双剪试验.根据界面剪应力的发展规律,将CFRP布混合粘贴中碳纤维布由初始受力至破坏的过程划分为3个阶段.试验考虑了碳纤维布不同的粘贴长度因素,分析试验中的破坏形式、破坏过程和界面粘结性能.研究表明CFRP布混合粘贴形式中的钢板锚固件提高了CFRP-混凝土界面的粘结强度,将破坏形态由碳纤维布的剥离破坏转变为碳纤维布的断裂破坏,极大地的提高了碳纤维布材料的强度利用率.碳纤维布在未剥离阶段其界面粘结性能较为稳定,钢板锚固件对碳纤维布的初始剥离影响较小; 在碳纤维布持续剥离阶段,钢板锚固件可以延缓碳纤维布的剥离,使得界面粘结强度提高18.02%.

关键词:  CFRP混合粘贴  面内剪切试验  钢板锚固件  界面粘结性能  机械锚固

DOI:10.11918/j.issn.0367-6234.201612126

分类号:U445.58

文献标识码:A

基金项目:国家自然科学基金(51208097); 交通运输部建设科技项目(2014318J14250)



Test on the interfacial shear performance of hybrid bonding CFRP

FU Yixiao1,YE Jianshu1,MA Ying2

(1. School of Transportation, Southeast University, Nanjing 210096, China; 2. Nanjing Institute of Technology, Nanjing 211167, China)

Abstract:

The present study designed four self-anchored in-plane iosipescu shear tests to investigate the interfacial bonding property of hybrid bonding CFRP. According to the interfacial shear stress development trend, this study divided the destruction process of the carbon fiber sheets in hybrid bonding CFRP from the initial force to the final destruction into three stages. Considering the different paste lengths of the carbon fiber sheets in the tests, this paper analyzed the failure mode, destruction process, and the interfacial bonding property in the tests. This study shows that the steel sheet-fastenings in hybrid bonding CFRP improve the bonding strength of CFRP-concrete interface. It makes the failure mode change from carbon fiber sheets debonding failure to carbon fiber sheets fracture failure. As a result, it improves the use ratio of the strength of carbon fiber sheets tremendously. The interfacial bonding property of the carbon fiber sheets is stable at the non-debonding stage of the carbon fiber sheets. The steel sheet-fastenings have a few impacts on the initial debonding of the carbon fiber sheets. In the continual debonding process of the carbon fiber sheets, the steel sheet-fastenings can delay the debonding of the carbon fiber sheets and increase the interfacial bonding strength by 18.02%.

Key words:  hybrid bonding CFRP  in-plane iosipescu shear test  steel sheet-fastening  interfacial bonding property  mechanically fastened


付一小, 叶见曙, 马莹. CFRP布混合粘贴形式界面剪切性能试验[J]. 哈尔滨工业大学学报, 2017, 49(9): 97-102. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201612126.
FU Yixiao, YE Jianshu, MA Ying. Test on the interfacial shear performance of hybrid bonding CFRP[J]. Journal of Harbin Institute of Technology, 2017, 49(9): 97-102. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201612126.
基金项目 国家自然科学基金(51208097);交通运输部建设科技项目(2014318J14250) 作者简介 付一小(1984—),男,博士研究生;
叶见曙(1948—),男,教授,博士生导师 通信作者 叶见曙,yejianshu@seu.edu.cn 文章历史 收稿日期: 2016-12-23



Contents            -->Abstract            Full text            Figures/Tables            PDF


CFRP布混合粘贴形式界面剪切性能试验
付一小1, 叶见曙1, 马莹2    
1. 东南大学 交通学院,南京 210096;
2. 南京工程学院,南京 211167

收稿日期: 2016-12-23
基金项目: 国家自然科学基金(51208097);交通运输部建设科技项目(2014318J14250)
作者简介: 付一小(1984—),男,博士研究生;
叶见曙(1948—),男,教授,博士生导师
通信作者: 叶见曙,yejianshu@seu.edu.cn


摘要: 为了研究CFRP布混合粘贴的界面粘结性能,设计了4组自锚式面内双剪试验.根据界面剪应力的发展规律,将CFRP布混合粘贴中碳纤维布由初始受力至破坏的过程划分为3个阶段.试验考虑了碳纤维布不同的粘贴长度因素,分析试验中的破坏形式、破坏过程和界面粘结性能.研究表明CFRP布混合粘贴形式中的钢板锚固件提高了CFRP-混凝土界面的粘结强度,将破坏形态由碳纤维布的剥离破坏转变为碳纤维布的断裂破坏,极大地的提高了碳纤维布材料的强度利用率.碳纤维布在未剥离阶段其界面粘结性能较为稳定,钢板锚固件对碳纤维布的初始剥离影响较小; 在碳纤维布持续剥离阶段,钢板锚固件可以延缓碳纤维布的剥离,使得界面粘结强度提高18.02%.
关键词: CFRP混合粘贴    面内剪切试验    钢板锚固件    界面粘结性能    机械锚固    
Test on the interfacial shear performance of hybrid bonding CFRP
FU Yixiao1, YE Jianshu1, MA Ying2    
1. School of Transportation, Southeast University, Nanjing 210096, China;
2. Nanjing Institute of Technology, Nanjing 211167, China


Abstract: The present study designed four self-anchored in-plane iosipescu shear tests to investigate the interfacial bonding property of hybrid bonding CFRP. According to the interfacial shear stress development trend, this study divided the destruction process of the carbon fiber sheets in hybrid bonding CFRP from the initial force to the final destruction into three stages. Considering the different paste lengths of the carbon fiber sheets in the tests, this paper analyzed the failure mode, destruction process, and the interfacial bonding property in the tests. This study shows that the steel sheet-fastenings in hybrid bonding CFRP improve the bonding strength of CFRP-concrete interface. It makes the failure mode change from carbon fiber sheets debonding failure to carbon fiber sheets fracture failure. As a result, it improves the use ratio of the strength of carbon fiber sheets tremendously. The interfacial bonding property of the carbon fiber sheets is stable at the non-debonding stage of the carbon fiber sheets. The steel sheet-fastenings have a few impacts on the initial debonding of the carbon fiber sheets. In the continual debonding process of the carbon fiber sheets, the steel sheet-fastenings can delay the debonding of the carbon fiber sheets and increase the interfacial bonding strength by 18.02%.
Key words: hybrid bonding CFRP    in-plane iosipescu shear test    steel sheet-fastening    interfacial bonding property    mechanically fastened    
碳纤维增强复合材料(CFRP)因其良好的高比强度和耐腐蚀性,已经被广泛的应用于混凝土结构或构件的加固和修复技术中.已有的试验和工程使用情况表明,在混凝土构件表面粘贴碳纤维布受力不大时,就会产生粘结界面上的剥离,造成碳纤维布的高抗拉强度无法发挥.为了保证碳纤维布与混凝土界面具有可靠的粘结,防止其过早的剥离,国内外研发了多种形式和构造的锚固措施.

香港城市大学的吴宇飞教授结合了碳纤维布外贴和机械锚固措施,研制了一种新的组合式粘贴加固技术HB-FRP(hybrid bonding FRP),称为混合粘贴加固技术[1-3].这种技术是在粘贴的碳纤维布上沿其长度方向按一定间距布置具备机械锚固的钢扣件.文献[4-9]将锚固措施改进为可用扭矩扳手调整预紧力的化学螺栓-钢板组合件,并用于钢筋混凝土梁的抗弯加固,如图 1所示.试验研究结果表明,CFRP布混合粘贴形式可以较大程度地提高被加固梁正截面抗弯承载力,并且螺栓-钢板锚固件的锚固作用稳定可靠.

Figure 1
图 1 化学螺栓-钢板锚固件和HB-FRP抗弯加固钢筋混凝土梁 Figure 1 Adhesive anchor-steel sheet fastening and reinforced concrete beams flexural strengthened with HB-FRP


外贴碳纤维布能否有效提高加固后结构的承载力,取决于CFRP-混凝土界面能否有效的传递应力.对于传统碳纤维布外贴方式,其破坏承载力全部来源于CFRP-混凝土界面的粘结强度.目前对于无锚固措施的CFRP界面粘结性能国内外已经提出了较多的强度模型公式[10-13].然而对于CFRP混合粘贴形式,由于其中引入了机械锚固体系,其破坏形态和过程不同于传统的碳纤维布外贴形式,应当进一步研究以便为这种加固技术的设计计算奠定基础.本文通过室内混凝土试件上粘贴碳纤维布的面内剪切试验,研究CFRP布混合粘贴形式的受力全过程和破坏状态.

1 试验设计 1.1 试件参数本文试计了4组自锚式面内双剪试验,每组由两根混凝土棱柱体(500 mm×170 mm ×170 mm)试件组成,每组试件有4个剪切面.其中SL1组为CFRP普通粘贴形式作为对比,CFRP粘贴长度350 mm,不设置钢板锚固件. SL2~SL4组为CFRP混合粘贴形式,CFRP粘贴长度分别为150、250、350 mm,设置单个钢板锚固件,钢板锚固件离加载端的距离分别为135、235、335 mm.

试验设计的混凝土试件强度等级C40,实测的混凝土立方体抗压强度为44.6 MPa.锚固件由钢板和化学螺栓组成,钢板采用Q235热轧钢材,长、宽、厚分别为80、30、3 mm.螺栓规格为直径8 mm的4.8级碳钢镀锌螺栓.碳纤维布材料公称厚度为0.167 mm,抗拉强度2 980 MPa,弹性模量235 GPa,拉应变设计值为0.008,伸长率为1.7%.

1.2 加载及测试方案面内剪切试验中靠近加载端界面受剪较大,碳纤维布表面应变分布复杂,因此在加载端附近每隔10 mm布置应变测点,其他它位置每隔20 mm布置应变测点.以SL2组试验为例剪切试验加载示意图及CFRP布表面应变测点布置如图 2所示.

Figure 2
图 2 面内剪切试验示意图(mm) Figure 2 Force diagram of in-plane iosipescu shear test(mm)


1.3 试验结果SL1~SL4组试验中,SL1组由于没有钢板锚固件发生的是CFRP条的整体剥离破坏,破坏时荷载12.75 kN,如图 3(a)所示.图中可见在剥离区段CFRP-混凝土界面具备完整的剥离破坏特征. SL2、SL3、SL4组试验发生的是CFRP布拉断破坏,破坏时荷载分别为13.5、13.75、13.75 kN,如图 3(b)、3(c)、3(d)所示.碳纤维布在断裂前剥离已经产生,其中SL2-A、SL2-C、SL3-A、SL3-B、SL3-C面的碳纤维布在断裂前已经剥离至钢板锚固件的位置并且停止了继续剥离.

Figure 3
图 3 面内剪切试验破坏形态 Figure 3 Failure modes of in-plane iosipescu shear test


2 试验结果分析 2.1 碳纤维布表面应变分布与发展对比试验结果分析显示CFRP混合粘贴的SL2~SL4组试验中碳纤维布表面应变分布与发展基本相似.以CFRP普通粘贴的SL1组试验和CFRP混合粘贴的SL3组试验为例进行对比.试验中碳纤维布表面应变沿粘贴长度方向的分布如图 4所示.

Figure 4
图 4 面内剪切试验破坏时CFRP表面应变分布 Figure 4 Strain distribution on the CFRP surface at the time of destruction in in-plane iosipescu shear test


面内剪切试验中CFRP的拉应力和界面剪应力相互平衡,随着拉应力的增大,当界面剪应力达到界面粘结强度后即会发生CFRP界面的剥离.因此可以通过碳纤维布表面拉应变的分布与发展考察界面剪应力的发展规律. 图 4可以看到在CFRP未剥离时,SL1和SL3组试验碳纤维布表面应变分布规律是相同的.加载端附近的拉应力较大,因此碳纤维布表面拉应变也较大,说明此时加载端附近的CFRP-混凝土界面剪应力同样较大,远离加载端,界面剪应力的传递会逐渐衰减.因此随着远离加载端碳纤维布表面应变呈现递减趋势.

CFRP开始剥离后,由图 4(a)可以看到无钢板锚固件的SL1组试验中,荷载由12 kN增至12.25 kN时,碳纤维布表面应变在距离加载端20~120 mm的范围有大幅度的突增,随后迅速发生了脆性的剥离破坏.说明CFRP普通粘贴形式中一旦碳纤维布开始剥离,加载端位置较大的破坏剪应力将很快地向远离加载端位置传递并且破坏CFRP-混凝土界面的粘结,造成碳纤维布迅速的剥离破坏. 图 4(b)显示含有钢板锚固件的SL3组中CFRP开始剥离后,碳纤维布表面应变在粘贴长度范围内呈现分段增长特征.分别在8.25~8.5 kN,9.25~9.5 kN,12.75~13 kN加载过程中发生了3次碳纤维布的剥离.并且最终剥离停止于钢板锚固件位置,锚固件位置外侧碳纤维布的应变没有增长.说明钢板锚固件可以延缓碳纤维布的脆性剥离破坏,同时阻止碳纤维布的剥离向锚固件外侧延伸.

2.2 剪切试验中CFRP-混凝土界面受力过程面内剪切试验中界面剪应力是导致碳纤维布剥离的主要因素,取CFRP条上一小段隔离体Δl,其受力平衡如图 5所示[14-15].

Figure 5
图 5 CFRP任意段Δl上应力分布 Figure 5 Stress distribution of an arbitrary region Δl on CFRP


由平衡条件列出方程为

${\sigma _1}bt = {\sigma _2}bt + {\tau _{\rm{i}}}b\Delta l, $ (1)

式中σ1=Efε1σ2=Efε2.

σ1σ2代入式(1) 得

$\begin{array}{l}{E_{\rm{f}}}{\varepsilon _1}bt = {E_{\rm{f}}}{\varepsilon _2}bt + {\tau _{\rm{i}}}b\Delta l, \\\;\;\;\;\;\;\;\;\;{\tau _{\rm{i}}} = \frac{{{E_{\rm{f}}}t\Delta \varepsilon }}{{\Delta l}}.\end{array}$ (2)

式中:τi为Δl范围内CFRP与混凝土界面的平均剪应力,Δl为CFRP表面相邻应变测点之间的距离,Δε为Δl长度上的应变差值,Ef为CFRP弹性模量,t为CFRP布厚度.

从图 5的平衡关系可以看出,只有当界面存在剪应力τi时受力平衡才符合式(2),当Δl区域上的CFRP开始发生剥离,界面剪应力会逐渐消失,σ1σ2之间的差值也随之减小.当Δl区域上的CFRP完全剥离后,界面剪应力τi消失,σ1σ2应力值相同,表明此区域上的CFRP处于完全弹性受拉状态.因此可以认为当某一位置的CFRP-混凝土界面剪应力出现回落时,表示此位置的CFRP开始出现剥离.

根据上述原则可认定面内剪切试验中处于加载端位置的界面剪应力τi开始减小时为整条CFRP初始剥离的时刻,此时刻之前为碳纤维布未剥离的第1阶段; 当靠近钢板锚固件内侧最近位置的界面剪应力τi减小时为整条CFRP完全剥离至钢板锚固件的时刻,此时刻之后为碳纤维布弹性受拉的第3阶段; 介于以上两个时刻之间的过程即为FRP条处于持续剥离的第2阶段.根据以上界面平均剪应力的发展规律,以SL1和SL3组试验为例划分3个阶段的荷载值见表 1.

表 1
表 1 面内剪切试验3个阶段荷载值 Table 1 Load value of three stages in in-plane iosipescu shear test 测试面编号 荷载值/kNCFRP布变化

第1阶段 第2阶段 第3阶段

SL1-A 0~12.75 — — 未发生剥离

SL1-B 0~10.00 10.00~12.75 — 未完全剥离

SL1-C 0~10.75 10.75~12.75 — 已完全剥离

SL1-D 0~12.75 — — 未发生剥离

SL3-A 0~8.00 8.00~12.50 12.50~13.75 已完全剥离

SL3-B 0~11.75 11.75~13.00 13.00~13.75 已完全剥离

SL3-C 0~8.50 8.50~13.00 13.00~13.75 已完全剥离

SL3-D 0~7.25 7.25~13.75 — 未完全剥离



表 1 面内剪切试验3个阶段荷载值 Table 1 Load value of three stages in in-plane iosipescu shear test


表 1可以看出CFRP普通粘贴的SL1组试验只存在第1阶段和第2阶段,CFRP混合粘贴的SL3组试验由初始受力到破坏的全过程存在3个阶段.

2.3 CFRP混合粘贴界面粘结强度由上一节的分析可知CFRP-混凝土界面的剪应力产生于碳纤维布未剥离和持续剥离阶段.首先考察CFRP普通粘贴的SL1组试验,根据滕锦光等[13]界面粘结强度计算公式推导剥离破坏时极限状态下CFRP表面最大应变εf, max计算式为

${\varepsilon _{{\rm{f, max}}}} = 0.427{\beta _{\rm{L}}}\sqrt {\frac{{2-\frac{{{\omega _{\rm{f}}}}}{{{s_{\rm{f}}}}}}}{{1 + \frac{{{\omega _{\rm{f}}}}}{{{s_{\rm{f}}}}}}}} \sqrt {\frac{{\sqrt {f{'_{\rm{c}}}} }}{{{E_{\rm{f}}}{t_{\rm{f}}}}}} .$ (3)

式中:ωf为CFRP布宽度,sf为混凝土试件宽度,tf为CFRP布厚度,Ef为CFRP弹性模量,βL为和有效粘结长度有关的折减系数[13].

根据式(3) 计算得出SL1组试验中剥离破坏时CFRP表面最大应变为0.006 029.面内剪切试验中加载端位置的碳纤维布表面应变最大,SL1组试验中发生剥离破坏的C面碳纤维布表面最大应变实测值为0.006 239,与计算值的误差为3.37%.可见滕锦光等[13]界面粘结强度计算公式较为准确,可以作为CFRP混合粘贴形式中界面粘结强度的计算依据.下面分别考察第1阶段和第2阶段CFRP界面的粘结强度.试验中实测的CFRP初始剥离应变为ε1,以式(3) 的计算值εmax作为参考,SL1~SL4组试验第1阶段末(即碳纤维布初始剥离时)ε1/εmax的比值见表 2.

表 2
表 2 SL1~SL4试验第1阶段末CFRP表面实测应变 Table 2 Measured strain of CFRP surface at the first stage in group SL1~SL4 测试面编号 ε1/10-6 ε1/εmax

SL1-A — —

SL1-B 4 117 0.683

SL1-C 4 138 0.686

SL1-D — —

SL2-A 4 589 0.761

SL2-B 3 942 0.654

SL2-C 4 252 0.705

SL2-D 4 119 0.683

SL3-A 3 781 0.627

SL3-B 4 598 0.763

SL3-C 4 058 0.673

SL3-D 4 416 0.732

SL4-A 4 105 0.681

SL4-B 4 171 0.692

SL4-C 3 971 0.659

SL4-D 4 286 0.711



表 2 SL1~SL4试验第1阶段末CFRP表面实测应变 Table 2 Measured strain of CFRP surface at the first stage in group SL1~SL4


根据表 2计算出SL1组试验中ε1/εmax的平均值为68.45%,SL2组试验中ε1/εmax的平均值为70.07%,SL3组试验中ε1/εmax的平均值为69.87%, SL4组试验中ε1/εmax的平均值为68.57%.可以看到4组试验中ε1/εmax的比值较为接近. 4组试验所有比值数据平均值为0.692 4,标准差为0.038 3,变异系数为5.53%,比值呈正态分布,离散程度较小.说明SL1~SL4组试验在初始剥离时CFRP-混凝土界面的粘结性能差异不大,在第1阶段界面粘结强度基本相同.钢板锚固件对于CFRP初始剥离的影响较小.因此可以根据第1阶段界面的粘结强度计算CFRP混合粘贴形式抗剥离承载力.在初始剥离时CFRP混合粘贴中碳纤维布最大应变由式(3) 可改写为

${\varepsilon _{{\rm{f, max}}}} = 0.296\sqrt {\frac{{2-\frac{{{\omega _{\rm{f}}}}}{{{s_{\rm{f}}}}}}}{{1 + \frac{{{\omega _{\rm{f}}}}}{{{s_{\rm{f}}}}}}}} \sqrt {\frac{{\sqrt {f{'_{\rm{c}}}} }}{{{E_{\rm{f}}}{t_{\rm{f}}}}}} .$ (4)

考察第2阶段(即碳纤维布持续剥离时)CFRP表面应变增值Δε2与计算值εmax的比值,见表 3.

表 3
表 3 SL1~SL4组试验第2阶段CFRP表面实测应变 Table 3 Measured strain of CFRP at the second stage in group SL1~SL4 编号 Δε2/10-6 Δε2/εmax CFRP布变化

SL1-A — — 未发生剥离

SL1-B 2 232 0.370 未完全剥离

SL1-C 2 101 0.348 剥离破坏

SL1-D — — 未发生剥离

SL2-A 3 054 0.506 已完全剥离

SL2-B 4 926 0.817 未完全剥离

SL2-C 3 308 0.549 已完全剥离

SL2-D 1 315 0.218 未完全剥离

SL3-A 3 013 0.499 已完全剥离

SL3-B 3 321 0.551 已完全剥离

SL3-C 3 229 0.536 已完全剥离

SL3-D 3 486 0.578 未完全剥离

SL4-A 7 747 1.285 未完全剥离

SL4-B 2 941 0.488 未完全剥离

SL4-C 5 707 0.946 未完全剥离

SL4-D — — 未发生剥离



表 3 SL1~SL4组试验第2阶段CFRP表面实测应变 Table 3 Measured strain of CFRP at the second stage in group SL1~SL4


表 3显示CFRP普通粘贴的SL1-C面发生了碳纤维布的剥离破坏,说明第2阶段已经完成.其在持续剥离阶段CFRP表面应变增值为0.002 210 1,占破坏时最大应变的34.8%. CFRP混合粘贴的SL2-A, SL2-C、SL3-A, SL3-B, SL3-C面同样碳纤维布完全剥离,第2阶段已经完成,CFRP混合粘贴中Δε2/εmax比值的平均值为52.82%.可见CFRP混合粘贴形式在第2阶段的碳纤维布表面应变增值大于CFRP普通粘贴形式,平均值提高了18.02%.钢板锚固件抑制了界面的粘结滑移,减缓了碳纤维布的脆性剥离.在第2阶段提高了CFRP-混凝土界面的粘结强度.因此在界面粘结完全破坏的极限状态下CFRP混合粘贴中碳纤维布最大应变由式(3) 可改写为

${\varepsilon _{{\rm{f, max}}}} = 0.504\sqrt {\frac{{2-\frac{{{\omega _{\rm{f}}}}}{{{s_{\rm{f}}}}}}}{{1 + \frac{{{\omega _{\rm{f}}}}}{{{s_{\rm{f}}}}}}}} \sqrt {\frac{{\sqrt {f{'_{\rm{c}}}} }}{{{E_{\rm{f}}}{t_{\rm{f}}}}}} .$ (5)

试验中SL2-A、SL2-C面和SL3-A、SL3-B、SL3-C面的碳纤维布完全剥离,界面的粘结已经全部破坏.根据式(5) 计算界面粘结完全破坏时碳纤维布表面最大应变值并和实测值对比,见表 4.

表 4
表 4 第2阶段末CFRP表面最大应变实测与计算值对比 Table 4 Comparison between the calculated maximum strain value and the experimental value of CFRP surface at the end of the second stage 编号 式(5) 计算值 实测应变/10-6 误差/%

SL2-A 7 116 7 038 1.10

SL2-C 7 116 7 560 6.24

SL3-A 7 116 6 994 1.71

SL3-B 7 116 7 292 2.47

SL3-C 7 116 6 903 2.99



表 4 第2阶段末CFRP表面最大应变实测与计算值对比 Table 4 Comparison between the calculated maximum strain value and the experimental value of CFRP surface at the end of the second stage


表 4显示式(5) 的计算值和实测应变值误差较小.说明CFRP混合粘贴形式中当CFRP-混凝土界面的粘结完全破坏时,其界面粘结强度比CFRP普通粘贴时提高了,界面破坏时碳纤维布表面最大应变基本可以达到式(5) 的计算值.

3 结论1) CFRP混合粘贴形式中的钢板锚固件提高了CFRP-混凝土界面的粘结强度.将破坏形态由CFRP普通粘贴形式中的碳纤维布剥离破坏转变为断裂破坏,极大地提高了碳纤维布材料的强度利用率.

2) CFRP混合粘贴形式界面受剪时碳纤维布由开始受力至破坏可划分为3个阶段:碳纤维布初始受力至即将剥离阶段; 碳纤维布在钢板锚固件之间持续剥离阶段; 碳纤维布完全剥离至钢板锚固件后弹性受拉纤维破坏阶段.

3) 碳纤维布初始剥离时其表面最大应变占破坏时最大应变的69.24%,比值数据离散程度小. CFRP混合粘贴时在碳纤维布未剥离阶段其界面粘结性能较为稳定,受钢板锚固件的影响较小.

4) 钢板锚固件可以延缓碳纤维布的持续剥离,试验研究证实CFRP混合粘贴中碳纤维布的剥离在粘贴长度范围内呈现分段剥离的特征,不同于CFRP普通粘贴时一次剥离即破坏的特征.在碳纤维布持续剥离阶段界面粘结强度提高了18.02%.


参考文献
[1]WU Yufei, HUANG Yue. Hybrid bonding of FRP to reinforced concrete structures[J].Journal of Composites for Construction, 2008, 12(3): 266-273.DOI: 10.1061/(ASCE)1090-0268(2008)12:3(266)


[2]YUN Yanchun, WU Yufei, TANG Waiching. Performance of FRP bonding systems under fatigue loading[J].Engineering Structures, 2008, 30(11): 3129-3140.DOI: 10.1016/j.engstruct.2008.04.026


[3]WU Yufei, WANG Zhenyu, LIU Kang, et al. Numerical analyses of hybrid-bonded FRP strengthened concrete beams[J].Computer-Aided Civil and Infrastructure Engineering, 2009, 24(5): 371-384.DOI: 10.1111/j.1467-8667.2009.00596.x


[4]WU Zhimin, HU Chenghe, WU Yufei, et al. Application of improved hybrid bonded FRP technique to FRP debonding prevention[J].Construction and Building Materials, 2011, 25(6): 2898-2905.DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2010.12.033


[5]胡程鹤, 吴智敏, 宿莹, 等. FRP复合锚固技术试验研究[J].防灾减灾工程学报, 2010, 30(3): 209-314.
HU Chenghe, WU Zhimin, SU Ying, et al. Experimental study of hybrid FRP anchorage technique[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering, 2010, 30(3): 209-314.DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.2010.03.018


[6]石昌文, 何化南, 董海, 等. 新型CFRP抗弯加固方法的试验研究[J].建筑科学与工程学报, 2011, 28(1): 76-82.
SHI Changwen, HE Huanan, DONG Hai, et al. Experiment research on new method of flexural strengthened with CFRP[J].Journal of Architecture and Civil Engineering, 2011, 28(1): 76-82.


[7]胡程鹤. 改进的复合粘结FRP技术的试验研究[D]. 大连: 大连理工大学, 2011.
HU Chenghe. Experimental study on improved hybrid bonded FRP technique[D].Dalian:Dalian University of Technology, 2011.http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10141-1012171761.htm


[8]宿莹, 吴智敏, 胡程鹤, 等. CFRP布加固钢筋混凝土梁的新型复合粘结技术[J].建筑科学与工程学报, 2009, 26(4): 66-72.
SU Ying, WU Zhimin, HU Chenghe, et al. New hybrid bonding technique of reinforced concrete beams strengthened with CFRP sheet[J].Journal of Architecture and Civil Engineering, 2009, 26(4): 66-72.


[9]宿莹. CFRP布加固钢筋混凝土梁的新型复合粘结技术[D]. 大连: 大连理工大学, 2010.
SU Ying. New hybrid bonding technique of CFRP to reinforced concrete beams[D]. Dalian:Dalian University of Technology, 2010.http://kns.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx?filename=xbjg200904012&dbname=CJFD&dbcode=CJFQ


[10]CHAJES M J, FINCH J, WILLIAM W, et al. Bond and force transfer of composite material plates bonded to concrete[J].ACI Structural Journal, 1996, 93(2): 208-217.


[11]MAEDA T, KOMAKI H, TSUBOUCHI K, et al. Strengthening effect of carbon fiber sheet adhesion method using flexible layer[J].Transactions of the Japan Concrete Institute, 2001, 23: 185-192.


[12]YUAN H, TENG J G, SERACINO R, et al. Full-range behavior of FRP-to-concrete bonded joints[J].Engineering Structures, 2004, 26(5): 553-565.DOI: 10.1016/j.engstruct.2003.11.006


[13]CHEN J F, TENG J G. Anchorage strength models for FRP and steel plates bonded to Concrete[J].Journal of Structural Engineering, 2001, 127(7): 784-791.DOI: 10.1061/(ASCE)0733-9445(2001)127:7(784)


[14]CASAS J R, PASCUAL J. Debonding of FRP in bending: simplified model and experimental validation[J].Construction and Building Materials, 2007, 21(10): 1940-1949.DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2006.05.055


[15]KIM Y J, GORDON W R, GREEN M F. Flexural strengthening of RC beams with prestressed CFRP sheets: using nonmetallic anchor systems[J].Journal of Composites for Construction, 2008, 12(1): 44-52.DOI: 10.1061/(ASCE)1090-0268(2008)12:1(44)



相关话题/过程 机械 文献 材料 混凝土

  • 领限时大额优惠券,享本站正版考研考试资料!
    大额优惠券
    优惠券领取后72小时内有效,10万种最新考研考试考证类电子打印资料任你选。涵盖全国500余所院校考研专业课、200多种职业资格考试、1100多种经典教材,产品类型包含电子书、题库、全套资料以及视频,无论您是考研复习、考证刷题,还是考前冲刺等,不同类型的产品可满足您学习上的不同需求。 ...
    本站小编 Free壹佰分学习网 2022-09-19
  • 高温氧化及热震对SiC/ZrB2-SiC/SiC涂层炭/炭复合材料力学行为的影响
    高温氧化及热震对SiC/ZrB2-SiC/SiC涂层炭/炭复合材料力学行为的影响姚西媛,冯广辉,李博(西北工业大学材料学院,西安710072)摘要:为提高炭/炭(C/C)复合材料的高温抗氧化性能,同时分析涂层制备及高温氧化对涂层材料力学行为的影响,在C/C复合材料表面采用反应熔渗、料浆涂刷结合化学气 ...
    本站小编 哈尔滨工业大学 2020-12-05
  • 基于声发射技术的单丝复合材料界面性能研究
    基于声发射技术的单丝复合材料界面性能研究隋晓东1,吴凯文2,李烨2,李珂1,肇研2(1.沈阳飞机设计研究所结构部,沈阳110035;2.北京航空航天大学材料科学与工程学院,北京100191)摘要:为了克服传统单丝断裂实验局限于透明及高应变树脂的缺点,进一步拓展其应用范围,将声发射技术与传统单丝断裂实 ...
    本站小编 哈尔滨工业大学 2020-12-05
  • 超重力在冶金和金属材料领域的研究进展及展望
    超重力在冶金和金属材料领域的研究进展及展望雷家柳1,朱航宇2,赵栋楠1(1.湖北理工学院材料科学与工程学院冶金工程系,湖北黄石435003;2.武汉科技大学湖北省冶金二次资源工程技术研究中心,武汉430081)[HJ1.2mm]摘要:超重力作为一种外场强化新技术,基于其优越的传质和相际分离特性,引起 ...
    本站小编 哈尔滨工业大学 2020-12-05
  • 石墨烯硅橡胶复合材料的性能研究
    石墨烯硅橡胶复合材料的性能研究刘洋1,陈杰1,郑永立2,3,刘建军1,赵悦菊2,3,曹京荥1,滕济林2,3,王建辉2,3,刘杨2,3,杨立恒1,李陈莹1,李如杨1,李浩2,3,卢路2,3,杜静2,3,赵春风2,3,陈强2,3(1.网江苏省电力有限公司电力科学研究院,南京210103;2.北京国电富通 ...
    本站小编 哈尔滨工业大学 2020-12-05
  • 我国压水堆用材料与异材焊接
    我国压水堆用材料与异材焊接李依依,陆善平(中国科学院金属研究所,沈阳110016)摘要:轻水反应堆分为压水反应堆及沸水反应堆两种,我国使用的主要为压水堆,而国内部分反应堆已逐渐进入服役中后期。反应堆中的材料与燃料经受着3项严酷的考验:高温、腐蚀环境和裂变过程中释放的高能粒子的破坏,使材料的性能退化、 ...
    本站小编 哈尔滨工业大学 2020-12-05
  • 地外人工光合成材料研究进展
    地外人工光合成材料研究进展姚颖方1,张策2,吴聪萍1,罗文俊1,姚伟2,邹志刚1,2(1.南京大学环境材料与再生能源研究中心,南京210093;2.钱学森空间技术实验室,北京100094)摘要:太空探索已成为人类共同目标,重返月球、载人火星等人类历史上的重大里程碑任务已逐步实施。如何实现地外极端环境 ...
    本站小编 哈尔滨工业大学 2020-12-05
  • 核壳结构纳米镁基复合储氢材料研究进展
    核壳结构纳米镁基复合储氢材料研究进展张秋雨1,2,3,邹建新1,2,3,任莉1,2,3,马哲文1,2,3,朱文1,2,3,丁文江1,2,3(1.上海交通大学轻合金精密成型国家工程研究中心,上海200240;2.上海交通大学材料科学与工程学院,上海200240;3.上海交通大学氢科学中心,上海2002 ...
    本站小编 哈尔滨工业大学 2020-12-05
  • 深度学习在材料显微图像分析中的应用与挑战
    深度学习在材料显微图像分析中的应用与挑战班晓娟1,2,3,宿彦京1,4,谢建新1,4(1.北京科技大学北京材料基因工程高精尖创新中心,北京100083;2.材料领域知识工程北京市重点实验室(北京科技大学),北京100083;3.北京科技大学计算机与通信工程学院,北京100083;4.北京科技大学新材 ...
    本站小编 哈尔滨工业大学 2020-12-05
  • 碳纳米管增强镁基复合材料制备及界面研究进展
    碳纳米管增强镁基复合材料制备及界面研究进展张乾1,齐乐华1,李贺军2(1.西北工业大学机电学院,西安710072;2.纤维增强轻质复合材料陕西省重点实验室(西北工业大学),西安710072)摘要:在碳纳米管增强镁基(CNTs/Mg)复合材料制备过程中,碳纳米管间极易因范德华力团聚,且碳和镁浸润性差, ...
    本站小编 哈尔滨工业大学 2020-12-05
  • 不同应力水平下SiCf/SiC复合材料的损伤行为和机制研究
    不同应力水平下SiCf/SiC复合材料的损伤行为和机制研究薛玉冬1,2,胡建宝1,杨金山1,周海军1,张翔宇1,丁玉生1,董绍明1,2(1.高性能陶瓷与超微结构国家重点实验室(中国科学院上海硅酸盐研究所),上海200050;2.中国科学院大学材料与光电研究中心,北京100049)摘要:为提高对SiC ...
    本站小编 哈尔滨工业大学 2020-12-05