CN113866087A - 一种基于倒t形梁的frp与混凝土界面粘结性能测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种粘结性能试验装置，用于测量倒T形梁的FRP与混凝土界面的粘结性能，所述粘结性能试验装置包括：倒T形混凝土梁(1)，并且所述倒T形混凝土梁(1)中间设置有预留裂缝(11)；为方便起见，将倒T形混凝土梁(1)分为第一混凝土块(2)和第二混凝土块(3)；FRP(4)，并且所述FRP(4)的第一端(41)接合在所述第一混凝土块(2)的第一平坦表面(21)，所述FRP(4)的第二端(42)接合在所述第二混凝土块(3)的第二平坦表面(31)上。
Description
技术领域
本发明属于混凝土结构加固检测领域，具体涉及一种测量FRP与混凝土界面粘结性能的倒T形混凝土梁试验装置及试验方法。
背景技术
由于单一材料在性能方面或者其他方面无法满足具体的要求，FRP是一种复合材料，所以有了FRP的存在。FRP是将两种或者两种以上的材料组合而成的新型材料。纤维增强塑料(FRP)，根据纤维种类的不同，分为CFRP、GFRP、AFRP、BFRP等。其中，应用最广泛的是碳纤维增强复合塑料。本发明也采用的CFRP。
碳纤维片材CFRP，可在混凝土表面外贴加固。FRP自1960年起就被用作加强混凝土的外粘结板。为了研究其在土木工程中的应用，进行了大量的研究。它具有高强度、耐疲劳、耐腐蚀、重量轻等优点。因此在结构加固领域有着越来越广泛的应用。FRP加固效果的关键在于FRP与混凝土界面的粘结性能。在大量试验的基础上发现，试件的破坏往往不是由于FRP的拉断，而是由于FRP与混凝土结构之间的界面强度不足而发生的剥离破坏。所以FRP与混凝土之间的界面粘结性能的研究具有重要的意义。目前行业内缺乏结构简单的试验装置和较准确的试验方法。
发明内容
为解决上述问题，本发明一方面提供一种粘结性能试验装置，用于测量倒T形梁的FRP与混凝土界面的粘结性能，所述粘结性能试验装置中FRP的第一端接合在所述第一混凝土块的第一平坦表面上，所述FRP的第二端接合在所述第二混凝土块的第二平坦表面上。
进一步的，所述第一混凝土块和第二混凝土块在侧面上形成倒T形。
进一步的，倒T形混凝土梁的上部和下部分别安装直径为20mm和6mm的钢筋，以支撑梁的自重、抗剪钢筋并且连接梁。抗剪钢筋的安装间距为80mm，以防止剪切裂缝。
进一步的，4辊(图中未标出)位于梁的支撑边缘，以防止FRP张力引起的横向运动。
进一步的，浇捣时在跨中位置和两端放置塑料板和泡沫材料，以确保在梁中间有裂缝，钢筋置于适当位置。
进一步的，FRP是长条形的。
进一步的，所述第一混凝土块与所述第二混凝土块之间设置有预留裂缝，所述FRP的中心部分位于所述预留裂缝中。
本发明又一方面提供一种粘结性能试验方法，其特征在于，使用根据上述任一项所述的粘结性能试验装置。
进一步的，粘结性能试验方法，包括如下步骤：将所述FRP按照90°、75°、60°和45°的倾斜角度粘贴在所述第一平坦表面和所述第二平坦表面上；在倒T形混凝土梁上施加两个对称的加载点距离为10mm的静荷载，以测量FRP与混凝土之间在FRP方向和混凝土裂缝有不同交角下的的界面粘结性能。
本发明一方面的有益效果在于，本发明的试验装置及其试验方法原理明确，可准确地使FRP方向与裂缝方向处于四个不同的角度(90°、75°、60°、45°)，便于分析FRP与混凝土在FRP方向和混凝土裂缝有不同交角下的粘结性能。
本发明又一方面的有益效果在于，本发明采用四点弯曲试验，弯矩均匀分布，试验结果较为准确。
附图说明
图1是本发明的倒T形混凝土梁的立体结构示意图。
图2是本发明的倒T形混凝土梁纵向方向上的侧面结构示意图。
图3是本发明的倒T形混凝土梁的俯视图。
图4是本发明的倒T形混凝土梁横向方向上的侧面结构示意图。
图5是本发明的应变片在FRP所贴位置示意图。
图6是本发明的传感器所在位置示意图。
图7是本发明的倒T混凝土梁底部FRP方向与混凝土裂缝方向不同交角示意图。
在所附图中，以相同参考标号表示等同或相似的构件。
具体实施方式
下面结合具体实施例来对本发明进行进一步说明，但并不将本发明局限于这些具体实施方式。本领域技术人员应该认识到，本发明涵盖了权利要求书范围内所可能包括的所有备选方案、改进方案和等效方案。
粘结性能试验装置
参照图1至7为本发明的一种实施方式。如图1所示，混凝土梁为倒T形，尺寸为700mm(l)*300mm(w)*100mm(h)。浇筑方法：
1.梁的尺寸如上所示。
2.梁的木模板是用倒T型制成的。
3.将钢筋、塑料板、聚苯乙烯板置于模具内适当位置。
4.使用混凝土的预拌料。
5.混凝土被注入模具。
6.几天后取出模具。
本试验采用4点载荷试验。底部粘贴FRP的混凝土梁由钢框架支撑。如图2所示，2个支架之间的距离为600mm，梁被静荷载压缩，两个对称的加载点距离为10mm。4辊位于梁的支撑边缘，以防止FRP的张力作用下的横向移动。如图5所示，应变片(SG)粘贴在FRP(CFRP的尺寸为350mm*50mm)上，以监测FRP的延长率。应变片间距25mm，中间放置3个应变片。如图6所示，传感器安装在不同的位置以监测梁的位移。试验是在位移控制下进行的。
粘结性能试验方法
下面进一步描述使用本发明的粘结性能试验装置进行粘结性能试验的方法。
S1：将FRP分别按照90°、75°、60°、45°的倾斜角度粘结在倒T形混凝土梁底面；
S2：在倒T形混凝土梁上施加静荷载，使得梁在静荷载和弯曲作用下在底部产生拉力，使得FRP与混凝土之间的界面破坏，从而得到FRP与混凝土之间的界面粘结强度，在界面破坏时可以直接测得界面粘结强度。
应当理解的是，本发明描述的方法的步骤仅仅是示例性的描述，对其先后进行的时间顺序没有特殊的要求，除非其本身有必然的先后顺序关系。
如上所示，本发明虽然已参照有限的实施例和附图进行了说明，但在本发明所属领域中具备通常知识的人均可以从此记载中进行各种修改和变形。由此，其他实施例及权利要求书与等同物均属于权利要求的保护范围。
Claims (9)
1.一种粘结性能试验装置，用于测量倒T形梁的FRP与混凝土界面的粘结性能，所述粘结性能试验装置包括：倒T形混凝土梁(1)，中间具有预留裂缝(11)；第一混凝土块(2)，具有第一平坦表面(21)；第二混凝土块(3)，具有第二平坦表面(31)，所述第一平坦表面(21)与第二平坦表面(31)设置在同一平面内，并且所述第一混凝土块(2)与第二混凝土块(3)之间设置有预留裂缝(11)；FRP(4)，所述FRP(4)在纵向方向上延伸，并且所述FRP(4)的第一端(41)接合在所述第一混凝土块(2)的第一平坦表面(21)上，所述FRP(4)的第二端(42)接合在所述第二混凝土块(3)的第二平坦表面(31)上。
2.根据权利要求1所述的粘结性能试验装置，其特征在于，所述第一混凝土块(2)和第二混凝土块(3)在侧面上形成倒T形。
3.根据权利要求1所述的粘结性能试验装置，其特征在于，倒T形混凝土梁(1)的上部和下部分别安装直径为20mm和6mm的钢筋，以支撑梁的自重、抗剪钢筋并且连接梁。抗剪钢筋的安装间距为80mm，以防止剪切裂缝。
4.根据权利要求1所述的粘结性能试验装置，其特征在于，4辊位于梁的支撑边缘，以防止FRP张力引起的横向运动。
5.根据权利要求1所述的粘结性能试验装置，其特征在于，浇捣时在跨中位置和两端放置塑料板(5)和泡沫材料(6)，以确保在梁中间有裂缝，钢筋置于适当位置。
6.根据权利要求1所述的粘结性能试验装置，其特征在于，FRP(4)是长条形的。
7.根据权利要求1所述的粘结性能试验装置，其特征在于，所述第一混凝土块(2)与所述第二混凝土块(3)之间设置有预留裂缝(11)，所述FRP(4)的中心部分位于所述预留裂缝(11)中。
8.一种粘结性能试验方法，其特征在于，使用根据权利要求1至7中任一项所述的粘结性能试验装置。
9.根据权利要求8所述的粘结性能试验方法，其特征在于，包括如下步骤：将所述FRP(4)按照90°、75°、60°和45°的倾斜角度粘贴在所述第一平坦表面(21)和所述第二平坦表面(31)上；在倒T形混凝土梁(1)上施加两个对称的加载点距离为10mm的静荷载，以测量FRP(4)与混凝土之间在FRP方向和混凝土裂缝有不同交角下的的界面粘结性能。
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