- · 《养生保健指南(医药研究[06/28]
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碳纤维棒与聚合物砂浆复合材料受力性能研究
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摘要:0 引言 目前,桥梁维修加固中常用的方法有粘贴钢板加固法、粘贴碳纤维布加固法、增加体外预应力加固法、增大截面加固法,这些方法具有不同的受力特点,基本不适合圬工拱桥的维
0 引言
目前,桥梁维修加固中常用的方法有粘贴钢板加固法、粘贴碳纤维布加固法、增加体外预应力加固法、增大截面加固法,这些方法具有不同的受力特点,基本不适合圬工拱桥的维修加固。为更好的研究利用圬工拱桥的剩余价值,研究和选择一种高强、轻质、防腐蚀、经济、施工方便,且与圬工材料温缩模量相一致的维修加固材料,达到理想的既加固改造又修旧翻新的效果是十分迫切和必要的工作[1]。
本文提出的利用高强轻质耐腐蚀的碳纤维棒与高强聚合物砂浆结合的加固维修法成为对圬工拱桥进行维修加固成为一种可能。
1 主要材料
碳纤维棒加固法中主要受力材料为无锡威盛碳纤维有限公司生产的碳纤维棒,该材料主要采用高强复合材料碳纤维原丝经浸渍乙烯基树脂,经过高温固化,表面燃结石榴石材料制成,技术指标见表1。
表1 碳纤维棒技术指标序号 项目 规格/mm 指标1 最大抗拉强度/MPa φ6 1,900 2 弹性模量/MPa φ6 123,000 3断裂伸长率/(mm·mm-1)φ60.012
表2 聚合物砂浆技术指标序号 项目 指标1抗压强度标准值/MPa ≥50.00 2收缩性指标 ≤14.29×10-63抗剪强度标准值/MPa ≥11.24 4粘结强度/MPa ≥2.25 5弹性模量/MPa ≥2.35×104
试验用聚合物砂浆是由水泥、特殊添加剂、粉末状聚合物、碎石与水等混合拌制而成,属高粘高强材料,热膨胀系数与混凝土类似。聚合物砂浆化学稳定性好,能够有效抑制有害物质的渗透和扩散,利用其高粘高强特性可维修各种老化受损的混凝土表面[2],技术指标见表2。
2 材料性能试验
2.1 碳纤维棒拉伸试验
将碳纤维棒两端锚固(化学植筋胶锚固)在钢管内,每组5个试样,其尺寸如图1所示。将胶按其说明比例混合适合一次灌注的胶体,搅拌均匀(向一个方向搅拌以减少胶中的气泡),然后给编好号的钢管灌满胶体,用捣棒确保胶的密实性,将相应的碳纤维棒以缓慢旋转的方式植入至卡子管口平齐。试件制作好后放置在固定架上,在标准环境试验室养生至完全固化。
图1 碳纤维棒锚固尺寸示意图(单位:mm)
本次碳纤维棒抗拉强度试验图如图2所示,试验结果如表3所示。由表3可知试验结果符合规范要求。
图2 碳纤维棒抗拉强度
表3 碳纤维棒抗拉强度试件编号 最大拉力/kN抗拉强度/MPa平均值/MPa规范指标/MPa 依据C01 62.04 2195 C02 55.37 1958 C03 59.81 2115 C04 52.79 1867 C05 57.65 2039 C06 54.29 1920 2035 1800 C07 50.35 1781 C08 60.17 2128 C09 56.42 1995 C10 53.68 1899 GB/T -2011《结构工程用纤维增强复合材料筋》1945
2.2 砂浆抗压试验
图3 砂浆抗压强度
试件尺寸为70.7mm×70.7mm×70.7mm,试件数量为3个,试件按JGJ/T 70-2009《建筑砂浆基本性能试验方法标准》要求制作试件。试件制作完成后1~2d后拆模,选取外观平整、密实的3块试件对其进行编号,本次选取了两组试件。
本次聚合物砂浆抗拉强度试验如图3所示,其结果如表4所示。由表4可知试验结果符合规范要求。
表4 砂浆强度结果试件编号 最大压力/kN抗压强度/MPa平均值/MPa规范指标/MPa 依据M01 261.4 52.3 M02 278.4 55.7 M03 240.9 48.2 M04 265.3 53.1 52.1≥50.0 M05 254.8 51.0 M06 280.5 56.1 53.4 JGJ/T70-2009《建筑砂浆基本性能试验方法标准》
3 碳纤维棒粘结性能试验
粘结应力是碳纤维棒与混凝土的界面上平行于碳纤维棒作用的剪切应力。通过粘结应力,碳纤维棒与混凝土之间能进行应力传递并协调变形。因此,检测碳纤维棒与高强聚合物砂浆的粘结性能试验具有重要意义。
本试验采用简单、经济适用的单剪直接拉拔试验方法。本试验在进行过程中共设计了2组拉拔试件,每3个试件为一组,采用在标准立方体混凝土试块150mm×150mm×150mm表层开设方槽并嵌入碳纤维棒制作而成,开槽尺寸统一为10mm×10mm。为方便加载,预先将加工好的金属套筒通过环氧树脂胶固定在碳纤维棒端部,套筒与试验机夹具夹牢,防止滑脱[3]。拉拔试件如图4所示。
图4 碳纤维棒拉拔试件
表5 碳纤维棒抗拉强度试件编号平均值/MPa B01 100 16.13 8.56 6.43锚固长度/mm极限荷载/kN粘结强度/MPa B02 100 10.96 5.81 B03 100 9.27 4.92 B04 120 15.58 6.89 B05 120 11.42 5.05 B06 120 14.54 6.43 6.12
由于粘结长度会影响碳纤维棒与胶体的粘结强度,本次试验采用锚固长度分别为100mm和120mm两种情况进行粘结强度试验。试验加载过程中,按每级0.2kN幅度值加载。
文章来源:《养生保健指南》 网址: http://www.ysbjznzz.cn/qikandaodu/2021/0727/964.html
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