BFRP-MPCM复合材料加固混凝土阻裂性能试验研究

摘要

磷酸镁水泥砂浆(MPCM)具有凝结硬化快和黏结性能好等优点，在快速加固领域具有广阔的应用前景．基于材料-结构一体化设计思想，提出玄武岩纤维增强聚合物改性磷酸镁水泥砂浆(BFRP-MPCM)复合材料，包括微筋增强MPCM和复合增强MPCM；通过BFRP-MPCM薄板4点弯曲试验，揭示玄武岩微筋和BFRP网格的协同增强机制，初选加固混凝土用复合材料类型及配比；通过外贴BFRP-MPCM薄层加固既有混凝土梁并开展3点弯曲试验，基于混凝土断裂理论，量化分析复合材料类型和被加固混凝土强度对BFRP-MPCM加固混凝土阻裂性能的影响规律，探究BFRP-MPCM对既有混凝土的阻裂加固机理．试验结果表明：纤维掺量2.0%(体积分数)的微筋增强MPCM流动度可达178 mm，纤维掺量2.0%(体积分数)并配置BFRP网格的复合增强MPCM薄板(龄期3 d)弯曲峰值荷载比素MPCM提高了128%，峰值韧性指数为173.65，适用于快速加固既有混凝土；复合增强MPCM中的玄武岩微筋主要影响试件弯曲受力前期，使试件破坏形态向延性破坏转变，BFRP网格主要影响试件开裂后性能，显著提高BFRP-MPCM薄板的弯曲峰值荷载和韧性；BFRP-MPCM加固试件的混凝土起裂滞后，配置BFRP网格使复合增强MPCM加固试件的起裂荷载应力强度因子比微筋增强MPCM加固试件提高22%，复合增强MPCM加固试件的裂缝失稳扩展破坏过程显著延长，荷载-裂缝口张开位移曲线呈现双峰形态；复合增强MPCM加固混凝土阻裂性能提高，起裂荷载应力强度因子、阻裂荷载应力强度因子和断裂能相比未加固混凝土分别增大了3.9倍、18.9倍和37.2倍；复合增强MPCM加固层对不同强度混凝土阻裂性能均具有良好的提升效果．

关键词

磷酸镁水泥砂浆 / 玄武岩微筋 / BFRP网格 / 混凝土加固 / 阻裂性能