文档介绍：复合材料加固混凝土结构耐久性研究
复合材料加固混凝土结构耐久性研究
摘要:世界城市的发展已经拥有了五千多年的历史,从19世纪中叶开始使用之后,因为混凝土以及钢筋材料性能的也在逐渐的改进,结构理论、施工技术的进步使钢筋混凝土结构得到迅速发展。本文主要探讨了复合材料加固混凝土结构耐久性。
关键词:复合材料;加固混凝土;结构耐久性
中图分类号:TV331文献标识码: A
引言
我国在结构加固和补强方面做了大量的研究和实践,工程中常用的结构加固方法有加大截面法、外包钢加固法、预应力加固法、粘钢加固法和粘贴碳纤维复合材料加固法等。传统的加固方法整体水平比较落后、施工方法和施工工艺比较复杂,对结构的自重和使用面积有一定的影响,而粘贴碳纤维复合材料加固法具有高强高效、耐腐蚀、施工便捷、不增加结构尺寸等优点,在工程中得到了广泛的应用。
1、耐久性问题
目前应用于加固混凝土结构的纤维主要有玻璃纤维、碳纤维和复合纤维等。玻璃纤维主要包括E玻璃纤维(电绝缘性)、C玻璃纤维(耐化学腐蚀性)、S或R玻璃纤维(高强度)、M玻璃纤维(高模量)和AR玻璃纤维(耐碱玻璃)。虽然这些纤维能够在表面形成SiO2保护膜,但仍普遍溶解于热酸液和HF中,故仍存在耐久性问题[8]。而粘结性树脂是上个世纪50年代研制成功的,目前主要品种有环氧树脂、不饱和聚酯树脂(UP)、酚醛树脂、聚氨酯树脂及其它热固性和热塑性树脂。有机高分子化合物结合键的不稳定性使得它在不同环境条件下的老化和劣化成为必然。
由于混凝土结构耐久性评估具有随机性、灰色性的特点,我国当前一些学者以灰色关联分析为基础,结合模糊识别理论,利用信息熵和复合权重的概念,综合考虑了专家经验和检测数据固有信息的重要性,这种评估方法使评估结果更加客观、准确。对于氯离子环境下的耐久性评估方法,一些学者将混凝土表面氯离子浓度和保护层厚度作为随机变量,将扩散系数作为随机过程,建立了混凝土保护层中氯离子浓度分布的随机模型,推导出了氯离子浓度的均值,用于计算钢筋开始锈蚀时间。现在的耐久性评估标准大多采用“优、良、中、差”这样的等级标准划分,但是这样的划分标准在实际工程中的准确性并不高,比如处在两个等级边界的构件该如何评估等级,这说明这样的等级标准划分只是属于模糊划分,为了找到一个更有效的评估方法,而一些学者等将基于模糊数学理论的模糊综合评估系统用于结构的耐久性评估,在混凝土结构耐久性模糊综合评估体系的基础上,在耐久性等级划分标准已知的前提下,充分挖掘实测数据中的信息,提出了一种确定指标权值的新方法。
2、解决途径
、材料方面
合理提高复合材料加固混凝土结构的耐久性,首要的工作是如何提高复合材料自身的耐久性。在研究耐环境腐蚀的纤维和结构树脂,如耐碱纤维、改性树脂等方面展开工作。由于基体与纤维的粘结性能取决于下列因素:①基体分子在纤维外表面的吸附;②基体官能团与纤维活性点及纤维官能团之间化学键的形成;③机械嵌入(即基体渗入纤维表面的坑或裂缝)。因此在制备复合材料时,纤维与基体间的粘结性能可以在浸渍工序之前,采用适当的纤维表面处理而得到改善。处理可以采用氧化(如在空气中的高温氧化(HT0),用原子氧进行低温氧化(IJ0),在高锰酸钾、硝酸、双氧水等的水溶液中氧化以及阳极氧化),也可采用非氧化(如抽丝和热解沉淀)