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碳纤维布与芳纶布性能对比

发布时间:2020-08-12 08:00:00发布作者:施邦实业文章来源:施邦实业

  由于外贴纤维增强复合材料( FRP) 具有强度高、耐腐蚀、施工方便等优点,近年来已逐渐用于加固技术中。在工程结构中常用的 FRP 材料主要有碳纤维( CFRP ) 和芳纶纤维( AFRP) 。那么碳纤维布与芳纶布加固效果有什么区别呢?下面小邦通过“钢筋混凝土矩形截面梁试件的受弯性能试验”与大家分享。


碳纤维布与芳纶布性能对比



  材料实测性能

  混凝土的设计强度等级为 C25,3个混凝土标准立方体试块的轴心抗压强度平均值为25.10 MPa。纵筋10的屈服强度平均值为357. 10MPa,弹性模量为210GPa。加固纤维材料各性能参数见(表1),纤维布黏结胶各性能参数见(表2)。


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  试验方法

  所有试件均为简支,试验采用手动千斤顶进行分级加载,在三分点处进行两点对称加载。在试件侧面布置三排应变引伸仪测点,试件上表面跨中布置 1 个应变测点,跨中截面处的受力主筋中间位置各预埋 1 个应变测点,试件底面跨中纤维材料表面布置 1 个应变测点。百分表安放在试件上表面两端支座位置竖直方向和梁底跨中位置处。加载装置如(图1)所示。


试件加载装置

  图1 试件加载装置


  试验现象

  1.承载力分析

  由(表3)结果可见,加载初期( 荷载小于 10 kN) ,由于碳纤维布和芳纶布的作用,有效地限制了混凝土的变形,延迟了混凝土的开 裂,开裂荷载有所提高,最大提高13% 。但碳纤维布和芳纶布在加载初期作用发挥不明显,加固后试件的开裂荷载提高程度低于极限荷载提高程度。试验中所用加固材料分别为Ⅰ级碳纤维布、Ⅱ级碳纤维布和芳纶布。由于3种材料抗拉强度、弹性模量和伸长率的不同,导致了加固效果的差异。由(表3)可知,Ⅰ级碳纤维布加固试件的承载力提高程度较大,加固效果更优。


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  表3 试件试验结果


  2.挠度分析

  由(表3)、(图2)可知,芳纶布加固试件跨中挠度值大于碳纤维布加固试件的跨中挠度值,这是由于芳纶布本身具有较好的延性,增加了梁的极限变形能力。另外,在相同加固条件下,预裂加固试件比相同荷载下未预裂加固试件的跨中挠度发展要慢,这是因为预裂缝降低了试件的极限变形能力,最大挠度减小。


挠度曲线

  图2荷载-挠度曲线


  试验结果结论

  碳纤维布和芳纶布可明显提高加固试件的承载力,延缓裂缝的发展,提高整体刚度; 同时碳纤维布的加固效果要优于芳纶布; 预裂加固试件的承载力也有所提高,但其延性降低; 由于纤维材料承担了一部分应力,加固试件的钢筋和混凝土应变有所减小。


 

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