复杂环境下CFRP加固混凝土耐久性能研究

钢筋混凝土结构成为工程建设中一种非常广泛的结构形式已有了100多年的历史。一般钢筋混凝土结构的设计寿命为50年，但在自然环境和使用环境作用下，由于累积损伤、材料老化、灾害荷载、设计和施工中的缺陷等因素的影响，通常会导致结构抗力衰减而承载能力不足，因此必须采取有效的加固措施延长结构的使用寿命。当今我国公路和高速公路工程、桥梁工程、水电工程、铁道工程、港口工程、隧道工程、地下工程、国防防护工程、治山治水与治沙治海工程、南水北调和西气东输工程等正在全面大规模兴建，混凝土结构在环境和荷载等因素的综合作用下发生过早失效。随着纤维增强材料（FiberReinforcedPolymer，简称FRP）的应用范围逐渐扩大，人们对其加固性能的研究越来越重视。FRP虽然具有良好的加固性能，但是加固材料和环境因素对其加固性能的影响也非常突出。与传统的加固方法相比较，碳纤维增强复合材料加固的优势在于：高强高效，施工方便、快捷，加固施工周期短，超强的防水效果，适用面广。海工混凝土长期处于潮湿、海浪冲击磨蚀，潮汐干湿冷热交替，流沙、浮冰、船舶偶然撞击，高盐度的易侵蚀环境中，在静载、动载长期作用下，混凝土极易腐蚀开裂，耐久性下降，可靠性降低。采用碳纤维材料进行修复加固是海工结构维修加固研究发展的新方向。本文针对碳纤维加固海工结构耐久性进行了试验研究，研究了在海水环境、碳化环境、室内环境以及海水冻融循环作用下碳纤维布与混凝土黏结界面及CFRP加固海工混凝土方柱的抗压强度以及变形性能。设计了冻融环境下不同应力水平对CFRP加固混凝土梁的疲劳性能试验，采用单对数形式S-N曲线拟合试验结果，建立了疲劳方程。针对碳纤维抗拉强度较高，延伸率较低，加固成本较高；玻璃纤维延伸率较高的特点，提出了用混杂纤维（由碳纤维和玻璃纤维组成）加固混凝土结构技术的方法。