FRP与混凝土粘结的耐久性
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2020-02-14
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FRP 与混凝土粘结的耐久性
苏小明
武汉理工大学土木工程与建筑学院，武汉（430070）
E-mail：sxmdreamflying@163.com
摘 要：在实际工程应用中,FRP-混凝土复合材料可能会暴露于各种恶劣的侵蚀环境,从而导
致整体结构粘结性能的变化。因此，FRP 与混凝土粘结的耐久性能与 FRP 材料的耐久性同
等重要。本文在前人研究的基础上，分析了温度、干湿循环、冻融循环、紫外线作用及混凝
土强度变化对 FRP 与混凝土粘结的影响。
关键词：FRP；粘结强度；有效粘结长度；耐久性
中图分类号：TU528
1．引言
纤维增强塑料(FRP)由于具有轻质高强、耐腐蚀等优点,正逐渐应用于土木工程各领
域,FRP可用于混凝土结构的修复、增强和更新等。
FRP 是由纤维和树脂基体组成的复合材料。工程中常用的纤维有碳纤维、玻璃纤维及
芳纶纤维,不同纤维的物理力学性能有所差异。树脂作为基体包裹于纤维表面,既能有效地传
递界面应力,又能阻挡外部环境对纤维的侵蚀作用。
FRP与结构的粘结性能是外贴FRP加固结构技术的关键问题。FRP与被加固结构之间具
有良好的粘结是保证FRP与结构共同受力变形的基本前提。通过FRP与结构界面的粘结剪应
力，实现FRP与结构之间的荷载传递，从而使这两种材料组合在一起共同工作。以FRP加固
混凝土结构为例，大量的试验研究结果表明外贴FRP加固混凝土抗弯、抗剪构件时常常发生
FRP与混凝土的剥离破坏，FRP剥离破坏是由粘结剪应力集中造成的，属于脆性破坏，产生
前没有明显的预兆，破坏时FRP的应变还处于较低水平，剥离破坏的产生不仅造成了材料的
浪费，而且使加固的可靠性大大降低。因此，FRP与混凝土的粘结性能成为加固混凝土结构
领域研究的热点。
本文主要对温度、干湿循环、冻融循环、盐雾循环及紫外线辐射因素作用下FRP 混凝
土的粘结耐久性能展开了分析，并考虑了混凝土强度变化对粘结性能的影响。
2．环境的影响
FRP 片材一般用于弯曲梁的抗弯或抗剪加固，采用粘贴 FRP 片材对钢筋混凝土结构进
行加固后，在恶劣环境的影响下，结构的长期性能会有所下降，特别是 FRP 与结构基体的
界面粘结性能在环境的影响下更容易退化。
2.1 温度
温度随着时间一直在发生变化，温度对结构的影响在工程中是最常见的。温度循环对
FRP 与混凝土间粘结的影响，主要在于降低了混凝土基层的强度，从而发生了剥离破坏。在
Manuel A.G. Silva
[1]
的研究中就发现，遭受温度循环后的试件，破坏都发生在混凝土基层，
在破坏后的 GFRP 板上都有剥落下来的混凝土。Silva, M.A.G. and H. Biscaia
[2]
通过实验得出，
温度循环是所采用的模拟环境中最有害的环境影响因素，经过 10 000 h 的温度循环，梁的极
限荷载能力与原来相比损失了 31%，造成这种损失的主要原因是温度循环导致了混凝土基
层的破坏，降低了 FRP 和混凝土间的粘结强度，减弱了 FRP 板的增强效果，从而降低了梁
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