FRP-混凝土界面行为研究(1)

　　FRP-混凝土界面行为研究（1）

　　第一章绪论

　　1.1FRP加固混凝土结构技术及研究概况

　　纤维增强塑料（FiberReinforcedPolymer，简称为FRP）最早用于军工和航空航天领域。FRP种类主要包括碳纤维增强塑料（CarbonFiberReinforcedPolymer，简称为CFRP）、玻璃纤维增强塑料（GlassFiberReinforcedPolymer，简称为GFRP）和芳纶纤维增强塑料（AramidFiberReinforcedPolymer，简称为AFRP）。近年来，FRP材料因其较好的结构性能和耐久性能而逐渐转向民用领域，尤其是在土木工程中的应用得到迅速发展。1981年，瑞典的Meier首次采用粘贴CFRP片材加固了Ebach桥[1]。日本在1995年阪神地震后，采用FRP布对高速公路桥墩柱震害快速加固，使交通运输很快得到恢复，赢得了时间，同时也奠定了FRP材料在土木工程领域应用的基础，受到工程界的广泛重视。此后，使用FRP片材代替钢板进行结构加固的方法在日本、美国和欧洲等发达国家得到突飞猛进的发展，有关高等学校和科研机构投入了许多研究力量。迄今，国外在采用FRP对混凝土构件的受弯、受剪和抗震加固等方面进行了较多的试验研究，并已有大量的工程应用。简要概括FRP加固混凝土结构的优势为：

　　(1)FRP材料轻且薄，基本不增加原结构自重及原构件尺寸；

　　(2)高强高效，能够有效提高混凝土结构的承载力和延性，改善其受力性能；

　　(3)施工便捷，没有湿作业，不需大型施工机具，无需现场固定设施，施工占用场地少；

　　(4)具有较强的耐腐蚀性能；

　　1991年美国混凝土协会成立了ACI440委员会，负责开展FRP加固混凝土与砌体结构的研究。1993年ACI在加拿大主办了第一届国际FRP专题会议，此后每两年举办一次，分别在比利时、日本、美国、英国和新加坡召开了6届FRP加固混凝土国际会议。美国(ACI)[2]、加拿大(ISISCanada)[3]、欧洲(fib)[4]、日本(JSCE)[5]、英国(ConcreteSociety)[6]等国已制订了加固FRP混凝土结构规程或指南。

　　我国从1997年开始从国外引入FRP加固混凝土结构技术，并进行相关研究。由于其巨大的技术优势，在短短的时间内很快形成研究和工程应用的热点。清华大学、东南大学、同济大学、天津大学、国家工业建筑诊断与改造工程技术研究中心、中国建筑科学研究院等近十个科研院所开展了相应的研究，并获得国家自然科学基金重点项目和国家“863”计划资助。中国土木工程学会－混凝土及预应力混凝土分会于2000年6月成立了“纤维增强塑料及其工程应用专业委员会”，并在北京召开我国首届FRP混凝土结构学术交流会。中国工程建设标准化协会20**年出版了《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》，对推广FRP在我国的应用起到很大的推动作用。目前正在编制全国性的FRP技术规范，将涵盖更多的应用范围。

　　由于FRP材料强度很高，因此FRP加固混凝土结构往往不是由于FRP材料拉断破坏，而是由于FRP-混凝土界面强度不足导致剥离破坏。尤其用FRP对混凝土梁进行抗弯或抗剪加固时，发现大量试件出现界面破坏。因此，FRP-混凝土界面问题成为FRP应用研究的一个重点和难点。

　　由于FRP在土木工程中的应用先于理论，故迄今为止，对FRP加固混凝土构件进行了大量的试验研究，而理论研究则相对滞后[7,8]。例如，FRP抗弯加固的试验研究和应用早在上世纪90年代初就已经开始，但直到90年代末期才形成设计公式，且这些公式的离散性很大[8]；FRP-混凝土界面粘结-滑移本构关系，也直到1999年才有人提出很粗糙的计算模型[9]，且这些模型的计算结果同样和试验结果差距甚大。我国目前相关规范规程上对FRP-混凝土界面行为的相关计算还基本处于空白状态[10]。所以，目前很有必要对FRP-混凝土的界面行为，从力学机理、数值模型和设计公式方面进行深入的研究。

　　由于FRP-混凝土剥离破坏属于界面破坏问题，牵涉到复杂的材料非线性、几何非线性、断裂及裂缝扩展等复杂力学行为，因此研究的难度很大。从试验方面，很难通过试验手段观测界面下混凝土内部微裂缝的发生以及扩展过程，进而也就很难了解其剥离破坏的机理；从理论方面，界面非线性行为使得基本上无法得到理想的解析解。因此，需要在试验研究的基础上，采取适当的数值方法，模拟其破坏过程，进而解释其内在机理。

　　从上世纪Ngo&Scordelis[11]首次用有限元方法分析钢筋混凝土问题以来，混凝土数值计算方法得到了飞快的发展[12-15]。数值方法，特别是有限元技术，已经成为分析混凝土问题的重要工具。通过数值模拟，可以大大减少试验工作量。更重要的是，数值模型可以排除各种偶然因素干扰，更清晰地揭示问题内在机理，特别是在分析混凝土的内部断裂[16-18]、界面破坏[19-22]等问题上有着独特的优势。因为这些破坏过程都和混凝土内部微裂缝开展密切相关，而试验方法观测这些微裂缝又非常困难。数值方法则可以清楚地得到内部微裂缝的发展过程，了解破坏的内在机理。在根据试验结果正确标定数值模型相关参数的基础上，还可以基于数值模型得到相应的承载力设计公式。

　　1.2本课题研究目的、内容和路线

　　如前所述，目前对FRP加固混凝土已经进行了大量的试验研究，而数值模型和力学机理研究得还很不够。因此本研究在充分收集现有试验资料的基础上（共收集了254个面内剪切试验记录，80个受弯加固剥离试验记录和69个受剪加固剥离试验记录）

，重点研究界面的数值模型、力学机理和计算方法。主要内容包括：

　　(1)通过大量计算讨论，提出能够正确模拟FRP-混凝土各种界面破坏行为的数值模型；

　　(2)基于数值模型计算结果，尤其是数值模型中提供的界面裂缝开展、界面粘结应力分布等重要信息，对各种界面破坏的力学行为加以讨论，充分认识剥离破坏的内在机理；

　　(3)在充分认识其内在机理的情况下提出相应的承载力计算公式，使之可以准确预测各种界面剥离承载力，且形式简单、计算方便，为安全、经济地使用FRP加固技术奠定基础。

　　本课题的研究路线为：

　　(1)充分收集现有的试验和理论研究成果，并讨论其合理性及存在的问题；

　　(2)以面内剪切试验为基础，提出可靠的数值模型，讨论面内剪切剥离的破坏机理，并得到FRP-混凝土界面的粘结-滑移本构关系；

　　(3)利用面内剪切研究得到的数值模型和界面本构关系，对受弯剥离和受剪剥离问题加以研究；同时，根据受弯剥离和受剪剥离问题各自的特点，建立简化的数值模型，讨论其破坏机理；

　　(4)提出相应的受弯、受剪加固剥离承载力设计公式，用大量试验资料加以验证，并通过与各现有文献计算模型进行对比，说明本课题提出的设计公式的合理性和精确性。

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篇2：施工作业指导-混凝土抹灰面刷乳胶漆

施工作业指导-混凝土及抹灰面刷乳胶漆

一、材料要求

1.涂料：设计规定的乳胶漆，应有产品合格证及使用说明。

2.调腻子用料：滑石粉或大白粉、石膏粉、羧甲基纤维素、聚醋酸乙烯乳液。

3.颜料：各色有机或无机颜料。

二、主要机具

一般应备有高凳、脚手板、小铁锹、擦布、开刀、胶皮刮板、钢片刮板、腻子托板、扫帚、小桶、大桶、排笔、刷子等。

三、作业条件

1.墙面应基本干燥，基层含水率不大于10%。

2.抹灰作业全部完成，过墙管道、洞口、阴阳角等处应提前抹灰找平修整，并充分干燥。

3.门窗玻璃安装完毕，湿作业的地面施工完毕，管道设备试压完毕。

4.冬期要求在采暖条件下进行，环境温度不低于5℃。

四、操作工艺

1.工艺流程：

清理墙面→修补墙面→刮腻子→刷第一遍乳胶漆→刷第二遍乳胶漆→刷第三遍乳胶漆

2.清理墙面：将墙面起皮及松动处清除干净，并用水泥砂浆补抹，将残留灰渣铲干净，然后将墙面扫净。

3.修补墙面：用水石膏将墙面磕碰处及坑洼缝隙等处找平，干燥后用砂纸凸出处磨掉，将浮尘扫净。

4.刮腻子：刮腻子遍数可由墙面平整程度决定，一般情况为三遍，腻子重量配比为乳胶：滑石粉（或大白粉）:2%羧甲基纤维素=1:5:3.5。厨房、厕所、浴室用聚醋酸乙烯乳液:水泥:水=1:5:1耐水性腻子。第一遍用胶皮刮板横向满刮，一刮板紧接着一刮板，接头不得留槎，每刮一刮板最后收头要干净利落。干燥后磨砂纸，将浮腻子及斑迹磨光，再将墙面清扫干净。第二遍用胶皮刮板竖向满刮，所用材料及方法同第一遍腻子，干燥后砂纸磨平并清扫干净。第三遍用胶皮刮板找补腻子或用钢片刮板满刮腻子，将墙面刮平刮光，干燥后用细砂纸磨平磨光，不得遗漏或将腻子磨穿。

5.刷第一遍乳胶漆：涂刷顺序是先刷顶板后刷墙面，墙面是先上后下。先将墙面清扫干净，用布将墙面粉尘擦掉。乳胶漆用排笔涂刷，使用新排笔时，将排笔上的浮毛和不牢固的毛理掉。乳胶漆使用前应搅拌均匀，适当加水稀释，防止头遍漆刷不开。干燥后复补腻子，再干燥后用砂纸磨光，清扫干净。

6.刷第二遍乳胶漆：操作要求同第一遍，使用前充分搅拌，如不很稠，不宜加水，以防透底。漆膜干燥后，用细砂纸将墙面小疙瘩和排笔毛打磨掉，磨光滑后清扫干净。

7.刷第三遍乳胶漆：做法同第二遍乳胶漆。由于乳胶漆膜干燥较快，应连续迅速操作，涂刷时从一头开始，逐渐刷向另一头，要上下顺刷互相衔接，后一排笔紧接前一排笔，避免出现干燥后接头。

五、质量标准

1.保证项目：材料品种、颜色应符合设计和选定样品要求，严禁脱皮、漏刷、透底。

2.基本项目：属中级油漆基本项目标准。

1)透底、流坠、皱皮：大面无，小面明显处无。

2)光亮和光滑：光亮和光滑均匀一致。

3)装饰线：分色线平直，偏差不大于1mm(拉5m线检查，不足5m拉通线检查)。

4)颜色刷纹：颜色一致，无明显刷纹。

六、成品保护

1.涂料墙面未干前室内不得清刷地面，以免粉尘沾污墙面，漆面干燥后不得挨近墙面泼水，以免泥水沾污。

2.涂料墙面完工后要妥善保护，不得磕碰损坏。

3.涂刷墙面时，不得污染地面、门窗、玻璃等已完工程。

七、应注意的质量问题

1.透底：产生原因是漆膜薄，因此刷涂料时除应注意不漏刷外，还应保持涂料乳胶漆的稠度，不可加水过多。

2.接槎明显：涂刷时要上下刷顺，后一排笔紧接前一排笔，若间隔时间稍长，就容易看出明显接头，因此大面积涂刷时，应配足人员，互相衔接。

3.刷纹明显：涂料（乳胶漆）稠度要适中，排笔蘸涂料量要适当，多理多顺，防止刷纹过大。

4.分色线不齐：施工前应认真划好粉线，刷分色线时要靠放直尺，用力均匀，起落要轻，排笔蘸量要适当，从左向右刷。

涂刷带颜色的涂料时，配料要合适，保证独立面每遍用同一批涂料，并宜用一次用完，保证颜色一致。