纤维增强复合材料及其加固混凝土耐久性研究进展

纤维增强复合材料及其加固混凝土耐久性研究进展贾秋炳重庆400041）（重庆交通大学土木工程学院，（FRP）质量轻等优点，所摘要：纤维增强复合材料不仅具有优良的力学性能，而且在混凝土加固工程中具有施工操作简单、（FRP）以纤维增强复合材料依据被广泛的应用于土木工程之中。混凝土结构一般处于恶劣的自然环境中，FRP加固混凝土结构纤维增强复合材料与混凝土粘结、纤维增强复合能否长期有效的安全服役与其耐久性密不可分，本文分别从纤维增强复合材料、对上述三个方面主要面临的耐久性问题进行具体介绍。材料加固混凝土结构三个方面简单介绍影响较小因素的研究进展，关键词：纤维增强复合材料；混凝土；环境；耐久性中图分类号院TU599文献标识码院A文章编号院2096-4390渊2019冤35-0125-02为了保目前FRP已经广泛的应用于混凝土的加固工程中，因此对证加固结构在其服役的环境中能安全有效的长期运营，其耐久性研究至关重要。我国幅员辽阔，必然导致室外的混凝因此必须针对各种环境土结构将会面临各种严酷的自然环境，获得FRP加固结构性能对FRP加固结构性能的影响开展研究，劣化规律从而指导加固结构的设计，确保FRP加固结构在设计期限内的安全运行。结合材料组成特点以及FRP与混凝土之间重要的性能指标粘结性能，本文将介绍各种环境因素下FRP、并FRP与混凝土粘结、FRP加固混凝土结构的耐久性研究现状，对影响较为显著的因素进行具体研究情况介绍。1纤维增强复合材料的耐久性本纤维增强复合材料是由连续的增强纤维与基体树脂复合因此不得到的高性能材料，由于纤维与基体树脂种类的差异，再经过长同的纤维增强材料的性能不仅在生产初期具有差异，期的使用之后也表现出不同的耐久性能。在冻融循环老化研究中多数研究人员认为冻融对FRP性能影响较弱，FRP在经过冻融之后，多数情况下仍然满足线弹性要求。在酸、碱环境下FRP总体来说CFRP在酸、性能变化规律尚不统一，碱溶液表现出良好的性能，GFRP在碱性环境下容易出现急速的性能劣化。研究表在湿热、水浸、干湿循环老化的研究结论比较统一，其中湿热环境影响最为明水对FRP存在一定的性能劣化问题，大量的研究表明CFRP相较GFRP在湿明显，劣化程度最严重，国外研究人员Garden通过温度循环与热环境下耐久性能更好。湿度暴露对CFRP、GFRP与环氧树脂进行了老化研究，并通过弹性模量、抗拉强度、延性的参数的变化规律评价老化情况，其中CFRP在试验条件下，力学性能反而有所提升，表现出良好的但GFRP在温度循环、耐久性能。湿度暴露环境中均表现出劣化趋势，其中GFRP经过温度循环后延性降低出现老化变脆的现环氧树脂在象，在湿度暴露环境中GFRP抗拉强度有大幅下降。但在湿度环境中表现出严重的温度循环中力学性能有所提高，老化现象，其中抗拉强度与弹模最多分别下降了50%、37%。因此可知水与温度同时作用时对GFRP与环氧树脂的力学性能有任慧韬[1]在FRP湿热老化试验中得出了相似的试较强的影响，在38℃、验结果，98%湿度的环境下老化1000小时后，分别对抗拉强度、弹性模量与极限应变进行测试，结果表明CFRP同样未没有明显波动，但对于GFRP上述指标表现出明显的劣化现象，在湿热环境下FRP在由于湿气的均出现下降。分析原因可知，侵入首先导致树脂基体软化，进而由于水分的溶解对纤维表面粘结性产生破坏，最终导致基体树脂与纤维的界面性能劣化、能降低。2纤维增强复合材料与混凝土粘结的耐久性目前考虑纤维增强复合材料与混凝土粘贴界面性能劣化可能导致加固失效，因此国内外研究人员开展了大量不同条件下的粘结性能变化规律研究。目前冻融循环下对纤维增强复合材料粘结性能的影响暂不统一，部分试验表明冻融循环作用对界面的粘结性能几乎没有或者是很小的影响部分试验表明冻融循环作用对界面的粘结性能影响较大。在酸性、碱性与紫外线照射等环境中，界面粘结性能均有所降低，其中紫外线对FRP与混凝土的拉伸剪切强度影响较大，但有效的表面防护手段能够有效的降低界面粘结性能劣化趋势。在湿热与干湿循环的环境下，研究表明湿气在粘结胶层的扩散对FRP与混凝土界面粘结性能影响是非常严重的。在针对CFRP与混凝土界面的粘结性能在盐水干湿循环下变化情况的研究中证实了干湿循环条件下界面的粘结性能出现明显的下降，且认为界面粘结性能下降是由于湿气侵入环氧树脂导致，但是环氧树脂种类对界面粘结性能耐久性有不同的影响。部分研究人员通过断裂力学的原理对干湿循环下FRP与结果表明FRP与混混凝土界面粘结性能下降情况进行了研究，凝土界面的断裂能与断裂荷载随着干湿循环次数的增加而降低，并且界面的破坏形式也从表面混凝土的剥落破坏变成FRP试验中与混凝土直接脱离。董肖松[2]的研究也证实了上述说法，采用单面剪切试件并规定12个小时的自然风干与12个小时浸浸泡溶液为NaCl盐溶液，泡作为一个干湿循环，试验发现断裂能随着循环次数的增加逐渐降低，当循环180次之后，断裂能仅为未老化试件的50%，并且界面破坏现象随着干湿循环次数的增加越来越明显，由混凝土的表面的内聚破坏逐渐变为FRP与混凝土界面越来越光滑的剥离破坏。3纤维增强复合材料加固混凝土结构耐久性从纤维增强复合材料加固混凝土构件所服役的环境来说，冻融循环、干湿循环对加目前主要考虑氯盐环境、紫外线照射、固结构的影响，并依据加固结构的承载能力与变形对加固结构紫外线照射、冻融循环下的的耐久性进行评价。对于氯盐环境、研究表明，FRP加固混凝土性能会有所一定影响，但由于FRP本身在这些环境下具有较好的耐久性因此加固结构并不会表现出明显的性能劣化。但在干湿循环下加固结构受到的影响较大。严志亮[3]在实验室进行了盐溶液下干湿循环对CFRP加固混其中盐溶液为5%浓度的Na2SO4溶液，并且凝土梁影响的研究。规定将梁在35℃温度与90%湿度环境下放置4个小（转下页）-126-科学技术创新2019.35

桥梁监测中变形监测技术的应用

2杨立新1，辽宁沈阳1100002、辽宁沈阳110111）（1、辽宁省交通规划设计院有限责任公司，辽宁大通公路工程有限公司，新建桥梁数量不断增长。建设的特大型桥梁加快了区摘要：社会经济近年来得到快速发展，有力促进了我国道路交通建设，桥梁承受的动荷载域之间的经济文化交流，提高了日常生活出行的便利性。在工程测量中桥梁变形监测是比较重要的一项内容，并进一步掌握其变形规律。本文与桥梁监测技术内容、原理较为复杂多变，定期开展桥梁监测有利于提高客观评价桥梁安全性，及应用现状相结合进行分析，对于提高桥梁监测水平具有十分重要的意义。桥梁安全关键词：桥梁监测技术；变形监测；中图分类号院U446文献标识码院A文章编号院2096-4390渊2019冤35-0126-021概述基础设施建设进一改革开放以来，我国经济实力不断增强，步扩大了规模，在此过程中桥梁建设的发展也呈现出良好的势头。特别是不断发展的高铁及高速公路，在大山深处穿越，明显具有较大自重、复杂多变改善了人们日常生活。针对桥梁而言，在桥的受荷，而且在桥梁建设整个过程中存在很多不可控因素，梁使用中存在一定的安全隐患。桥梁形式随着新技术的发展不特大型桥梁在经济社会中是再单一，存在复杂多变的受力形式，若发生重大事故，将影响社会稳具有象征性的一种大型建筑物，定及生命财产安全。对重大风险的有效防范，关键在于对突发事件的妥善处理，可使有关部门提出有效应对措施。定期监测对于确保桥梁安桥梁空间变位、挠度及基础沉降等控制性指标，全运营具有重要意义。2桥梁变形监测2.1桥梁基础沉降大型建筑物需要提高对其基础的重视，从设计到竣工需重点关注基础变化。随着城市交通及高铁网络的不断发展，道路从高架桥或高速铁路下穿过，交汇大型桥梁的地方具有异常复桥梁基础易引发土层剪切破杂的土层应力，难以控制土层变形，坏及竖向不均匀沉降等问题。虽然对简支梁桥墩台基础及墩台均匀沉降等在设计、施工规范中都要求小于20毫米，相邻墩台各施工环节的有小于5毫米沉降差，但施工过程并非一成不变，序实施及结构构件不断增大自重，对桥梁基础可能产生的沉降应密切关注其动态变化程度，因此应对其加强实时监测。在桥应聘请第三方进行定时观梁基础沉降方面，根据我国相关要求，测，以免由于基础沉降导致桥梁坍塌。在现代特大型桥梁基础工程施工中，应针对桥墩沉降、沉降差、设置沉降观测点等方面开展桥梁基础沉降监测工作。（转下页）该实验中时，然后在45℃的环境中进行2个小时的热风干燥，分别进行了30天、45天、70天的干湿循环。最终结果表明CFRP加固混凝土梁在干湿循环作用下，极限承载能力不断降低，但降低幅度较小，加固梁随着干湿循环时间的增加破坏形在70天的干湿循环后CFRP与混凝土界面出现式也发生改变，局部粘结失效现象，表现为纤维布粘贴区域出现部分鼓胀。李杉[4]在研究中干湿循环对CFRP加固钢筋混凝土影响的研究中考虑了荷载的耦合作用，规定湿环境为将加固梁在5%浓度的分别盐溶液中放置12个小时，干环境为12个小时的自然干燥，最终结果表对加固梁进行30%、60%的未加固梁极限荷载持载。明，在荷载与干湿循环耦合作用下加固梁性能劣化现象更明耦合显，相较于单独干湿循环下的极限承载能力小幅度降低，作用下加固梁极限荷载降低幅度更大跨中挠度变形也更大。但加固梁的刚度在不同条件不同于承载能力与跨中挠度的变化，下均未降低。4结论本文对各种环境下FRP材料、FRP与混凝土粘结性能、FRP加固混凝土结构耐久性进行了简单介绍。着重介绍了对上述三综上可知FRP材料在点影响明显的环境因素的具体研究情况，湿热环境中性能劣化明显，干湿循环长期作用下会同时对FRP与混凝土界面粘结性能、FRP加固混凝土结构性能产生显著影响。因此针对上述问题，今后研究应该从树脂基体材料本身防水侵入的能力入手并结合有效的表面防护手段提高FRP加固混凝土结构耐久性。参考文献[1]任慧韬.纤维增强复合材料加固混凝土结构基本力学性能和长期受力性能研究[D].大连：大连理工大学,2003.

[2]盐溶液干湿循环作用下CFRP-混凝土界面粘结性能试验研究[D].大连：大连理工大学,2014.

[3]严志亮.CFRP加固钢筋混凝土构件力学及耐久性能试验研究[D].深圳：深圳大学,2007.

[4]李杉.环境与荷载共同作用下FRP加固混凝土耐久性[D].大连：大连理工大学,2009.

作者简介:贾秋炳(1992-),男,汉族,四川成都,硕士研究生,桥梁工程。