由于外貼纖維增強(qiáng)復(fù)合材料( FRP) 具有強(qiáng)度高、耐腐蝕、施工方便等優(yōu)點(diǎn),近年來已逐漸用于加固技術(shù)中。在工程結(jié)構(gòu)中常用的 FRP 材料主要有碳纖維( CFRP ) 和芳綸纖維( AFRP) 。那么碳纖維布與芳綸布加固效果有什么區(qū)別呢?下面小邦通過“鋼筋混凝土矩形截面梁試件的受彎性能試驗(yàn)”與大家分享。
混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級為 C25,3個混凝土標(biāo)準(zhǔn)立方體試塊的軸心抗壓強(qiáng)度平均值為25.10 MPa??v筋10的屈服強(qiáng)度平均值為357. 10MPa,彈性模量為210GPa。加固纖維材料各性能參數(shù)見(表1),纖維布黏結(jié)膠各性能參數(shù)見(表2)。
所有試件均為簡支,試驗(yàn)采用手動千斤頂進(jìn)行分級加載,在三分點(diǎn)處進(jìn)行兩點(diǎn)對稱加載。在試件側(cè)面布置三排應(yīng)變引伸儀測點(diǎn),試件上表面跨中布置 1 個應(yīng)變測點(diǎn),跨中截面處的受力主筋中間位置各預(yù)埋 1 個應(yīng)變測點(diǎn),試件底面跨中纖維材料表面布置 1 個應(yīng)變測點(diǎn)。百分表安放在試件上表面兩端支座位置豎直方向和梁底跨中位置處。加載裝置如(圖1)所示。
圖1 試件加載裝置
由(表3)結(jié)果可見,加載初期( 荷載小于 10 kN) ,由于碳纖維布和芳綸布的作用,有效地限制了混凝土的變形,延遲了混凝土的開 裂,開裂荷載有所提高,最大提高13% 。但碳纖維布和芳綸布在加載初期作用發(fā)揮不明顯,加固后試件的開裂荷載提高程度低于極限荷載提高程度。試驗(yàn)中所用加固材料分別為Ⅰ級碳纖維布、Ⅱ級碳纖維布和芳綸布。由于3種材料抗拉強(qiáng)度、彈性模量和伸長率的不同,導(dǎo)致了加固效果的差異。由(表3)可知,Ⅰ級碳纖維布加固試件的承載力提高程度較大,加固效果更優(yōu)。
表3 試件試驗(yàn)結(jié)果
由(表3)、(圖2)可知,芳綸布加固試件跨中撓度值大于碳纖維布加固試件的跨中撓度值,這是由于芳綸布本身具有較好的延性,增加了梁的極限變形能力。另外,在相同加固條件下,預(yù)裂加固試件比相同荷載下未預(yù)裂加固試件的跨中撓度發(fā)展要慢,這是因?yàn)轭A(yù)裂縫降低了試件的極限變形能力,最大撓度減小。
圖2荷載-撓度曲線
碳纖維布和芳綸布可明顯提高加固試件的承載力,延緩裂縫的發(fā)展,提高整體剛度; 同時(shí)碳纖維布的加固效果要優(yōu)于芳綸布; 預(yù)裂加固試件的承載力也有所提高,但其延性降低; 由于纖維材料承擔(dān)了一部分應(yīng)力,加固試件的鋼筋和混凝土應(yīng)變有所減小。