海洋环境下碳纤维加固钢筋混凝土构件耐久性试验研究

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发布时间：2021-09-16

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海洋环境下碳纤维加固钢筋混凝土构件
耐久性试验研究
王强
(桂林理工大学土木与建筑工程学院，广西桂林541004)
摘要：利用电化学腐蚀原理，对长期在腐蚀环境下工作的不同碳纤维包裹方式的7根钢筋混凝土梁和5根钢筋混凝土柱外加恒定电
流，加速其腐蚀。对比每根构件在腐蚀过程中的物理力学性能及其变化，分析不同碳纤维包裹方式对钢筋混凝土构件耐久性产生的不同影
响，提出该防腐蚀方法在工程的建议。试验表明：钢筋混凝土构件经碳纤维包裹后其耐久性有不同程度的提高，其耐久性提高的效果与构
件的包裹方式有关。
关键词：腐蚀；耐久性；碳纤维；混凝土构件
中图分类号： TU528．01 文献标志码： A 文章编号： 1002—3550(2011)07—0121—04
Durability test analysis of RC components which strengthened with CFRP
W．AAVGQiang
(College ofCivil Engineering，Guilin UniversityofTechnology，Ouilin 541004，China)
Abstract： The principle ofelectrochemistry is adopted in this test．The current is switched on 7 RC beams and 5 RC pillars strengthened with CFRP
ofdiferent measures which work in corrosive environment for a long time．S0 the corrosion speed ofthe Components becomes fast．Comprehensive
comparison ofmechanical property and transformation rule am ong them has been made．The diferent effects ofthe enhancement in durability are an—
alyzed and its reason is researched．Some suggestion in engineering is given．The test results indicate that the durability ofthe Components strength—
ened with CFRP can be enhanced wim diferent degree．The efect ofimproving the durability is related to the s~engthen method ofthe components．
Key words： corrosion；durability；CFRP；RC components
0 引言
混凝土腐蚀破坏的直接原因是钢筋锈蚀而产生的体积膨胀
使钢筋保护层脱落[1]。有关资料显示，海洋工程中处于浪溅区的混
凝土部分在海水干湿交替的环境下，其裂缝发展迅速，海水携带
Cr不断渗人破坏了钢筋表面的碱性钝化膜，因而腐蚀更加严重日。
所以控制混凝土表面孔道和裂缝数量与尺寸，阻断海水渗入途
径是解决海洋工程中钢筋混凝土结构耐久l生不足的有效措施圈。
碳纤维(cFRP)加固修补混凝土结构技术具有高强、轻质、
耐腐蚀、施工方便等优点，效果明显，已使用于土木工程中的众
多领域 ]。但是碳纤维材料加固钢筋混凝土结构在海水侵蚀下
腐蚀损伤程度的研究还很少有文章提及。本研究利用电化学腐
蚀原理，通过模拟海洋环境下，尤其是浪溅区碳纤维加固钢筋
混凝土构件的工作环境，研究碳纤维加固补强技术对钢筋混凝
土构件耐久性的增强效果，对推动钢筋混凝土结构耐久性的工
程研究与设计方法提供了新的思路。
1 试验方法
试件混凝土强度为C30，受力纵筋为HRB335级，架力筋
及箍筋为HPB235级，碳纤维材料是由南京彤天科技实业有限
收稿日期：2011．J01．03
基金项目：广西教育厅科研项目(桂教科~200808LX267)
责任公司提供的CFW200型单向碳纤维布。试件尺寸及配筋
见图1(a)、1(b)，加固方式见图2(a)、2(b)，腐蚀及加载方案见
图3(a)、3(b)。其中L．0、z．0为无加固梁、柱，未在图上显示。梁
的试验荷载基本保持45 kN，柱的保持在300 kN，油压千斤顶
有保压性能，以维持试验梁荷载恒定；为模仿海岸边浪溅区海
平面上干、湿交替的变换情况(此情况腐蚀现象最为严重【2])，每
天向梁底纯弯段部位以及水平面上柱干燥部位喷人工海水两
次；为加快其腐蚀速度，采用电腐蚀法，施加12 v直流电。试验
测得试件腐蚀过程中的各应变测点的应变、梁挠度和试件电阻
变化规律，观察裂缝开展情况；当试件腐蚀至其挠度、裂缝宽超
过规范正常使用极限状态的要求后，对试件重新加载，观察其
破坏现象，测得试件腐蚀后的极限荷载，全面对比分析不同加
固方式对试件耐久性提高的程度与效果，并分析其原因。