基于ICCP-SS双重修复技术的钢筋混凝土简支梁性能与设计方法研究
Research of Performance and Design Method of Reinforced Concrete Beam Based on ICCP-SS
碳纤维具有高强、轻质、耐腐蚀、耐久、便于施工等诸多优点,在碳纤维加固领域引起了众多学者的注意.但是单一的碳纤维加固无法解决加固以后由钢筋锈蚀所导致的耐久性问题.针对日益突显的尤其如深圳等临海城市的旧有或新建建筑结构钢筋腐蚀所导致的结构劣化问题,需进一步提出改善方案.外加电流阴极保护法已被证明是一种有效抑制钢筋腐蚀的方法,基于碳纤维的可导电性可把这两者结合起来一起对构件进行提高力学性能及抑制钢筋腐蚀的双重修复,但当前的碳纤维加固大多以有机胶作为粘结剂,附着在碳纤维上的有机胶的不可导电性制约了这种方案的可行性.鉴于无机胶凝材料具有强度高,抗老化,耐高温性好等优点,且基于碳纤维布和无机胶凝材料的导电性能,可以结合外加电流阴极保护法,阳极端接碳纤维布,阴极端接钢筋对混凝土结构进行加固并长期保护.因此,本文采用试验研究和设计方法研究相结合的方法,对基于水泥基复合材料的外贴碳纤维布加固钢筋混凝土受弯梁进行外加电流阴极保护并对其作分析和研究.在试验研究上,将分析构件进行双重修复的可行性,同时为了比较通电这一参数对加固效果的影响还设计了通电时长不一样的两批构件以进行分析.两批构件分别为加速腐蚀3个月及外加电流阴极保护3个月,试验周期共6个月的短期试验方案与加速腐蚀12个月及阴极保护6个月,试验周期共18个月的长期试验方案.两批构件分别在试验周期内的第3个月及第12个月开始对需要进行阴极保护的构件进行以碳纤维为阳极,钢筋为阴极的外加电流阴极保护.试验表明,以水泥基为加固基体的只加固不通电构件加固效果显著,它显著提高了构件的极限承载能力.通电不加固构件的阴极保护效果明显,它有效抑制了钢筋进一步的锈蚀进程.在通电加固构件中,由于兼有结构加固及阴极保护的效果,因此通电加固构件的承载力提高幅度最大,既提升了构件承载力也缓解了因钢筋腐蚀所导致的结构耐久性问题,同时分析得出,本文所采用的通电参数及通电时长并未对加固效果造成明显影响.在设计方法研究上,将分析以无机胶为基础的碳纤维加固是否仍适用于成熟的碳纤维加固规范.将试验参数代入沿用多年的CECS146、ACI440及FIB碳纤维加固规范,与最新的无机胶加固规范ACI549,求出构件承载力预测值并进行比较分析.分析得出,由于对加固层模量及其极限应变取值直接取为碳纤维的参数,CECS146及ACI440的预测值会偏大,甚至超过试验值,其中FIB规范由于对剥离破坏时,碳纤维的有效应变取为固定的数值,且取值特别保守,因此其预测值相对于CECS146及ACI440会偏小的多.而ACI549认为加固层的模量应取为C-FRCM的模量及其极限应变值,由此计算的预测值与试验值吻合较好.
- 作者：
- 曾志文
- 学位授予单位：
- 深圳大学
- 专业名称：
- 建筑与土木工程(专业学位)
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2018年
- 导师姓名：
- 朱继华
- 中图分类号：
- TU375.1
- 关键词：
- 碳纤维；水泥基无机胶凝材料；外加电流阴极保护；钢筋混凝土梁；受弯
- Carbon fiber; Cement-based inorganic cementitious material; Cathodic protection; Reinforced concrete beam; Bending;