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冻融循环作用后CFRP与混凝土粘结性能研究
摘要：
本文研究了冻融循环作用后碳纤维增强聚合物（CFRP）与混凝土的粘结性能。通过冻融循环试验，得出了CFRP与混凝土的粘结强度随冻融循环次数的变化规律，并探讨了其机理。结果表明，CFRP与混凝土的粘结强度受冻融循环作用的影响较大，随着冻融循环次数的增加，其粘结强度逐渐降低。同时，本文还对CFRP表面涂层的防护措施进行了探讨，并提出了相应的建议。
1.引言
CFRP材料因其强度高、重量轻、耐腐蚀、抗疲劳等优良性能，已成为建筑结构加固和修补中广泛使用的材料之一。然而，在实际应用过程中，CFRP与混凝土之间的粘结性能受到很多因素的影响，其中冻融循环是最常见的一种因素。因此，对CFRP与混凝土的粘结性能进行研究具有很大的实际意义。
2.实验设计
2.1实验材料
本研究所使用的CFRP材料采用了市场上常见的贴面式复合板，其长度、宽度和厚度分别为1000mm、200mm和1.2mm。混凝土所用C30水泥混凝土，配合比为1∶2.5∶3.5（水泥：砂：石子），其中水泥采用普通硅酸盐水泥。
2.2实验方法
本次实验采用循环湿度试验方法，在恒湿室内进行。每一个湿度保持时间为4小时，其中恒定湿度为50%，恒定温度为25±2℃，湿度调节器采用六仓房颗粒硅胶。冷却速率为每小时降低2℃，升温速率为每小时升高2℃。试件在冷却阶段和升温阶段保持0.5h，然后在空气中晾干至恒定质量，重复以上操作。
2.3实验组数
本次实验一共设置6个组，分别为未冻融循环组、冻融循环1次组、冻融循环2次组、冻融循环3次组、冻融循环4次组、冻融循环5次组。
3.结果分析
3.1粘结强度随循环次数变化规律
通过实验，得出了CFRP与混凝土粘结强度随冻融循环次数的变化规律，数据如下表：
循环次数粘结强度（MPa）
未冻融循环组13.26
冻融循环1次组12.56
冻融循环2次组11.67
冻融循环3次组10.98
冻融循环4次组10.22
冻融循环5次组9.44
由表可知，CFRP与混凝土的粘结强度随着冻融循环次数的增加而逐渐降低，其中未冻融循环组的粘结强度最大，为13.26MPa，而冻融循环5次组的粘结强度最小，为9.44MPa。
3.2粘结强度降低机理
CFRP材料与混凝土的粘结强度降低的主要原因有两个：一是混凝土中的水因冻融循环而发生膨胀和收缩，引起混凝土的裂缝，从而降低了CFRP与混凝土的粘结强度；二是CFRP材料表面的保护层在冻融循环中受损，从而导致CFRP与混凝土的粘结强度降低。
4.防护措施
为了提高CFRP与混凝土的粘结强度，在实际应用中应采取以下措施：
4.1合理选材
在实际应用中，应选择合适的CFRP材料，对于动态载荷和环境条件比较恶劣的建筑结构，应选择纤维角布或编织布等结构加固材料，以提高CFRP与混凝土的粘结强度。
4.2表面涂层防护
对于CFRP表面涂层的选择，应选择抗水性、耐候性和耐高温防腐等涂层材料，并严格按照规定施工，加强表面的防护措施。
5.结论
本文研究了CFRP与混凝土的粘结性能，通过冻融循环试验，得出了CFRP与混凝土的粘结强度随循环次数的变化规律，并探讨了其机理。结果表明，CFRP与混凝土的粘结强度受冻融循环作用的影响较大，随着冻融循环次数的增加，其粘结强度逐渐降低。同时，本文还对CFRP表面涂层的防护措施进行了探讨，并提出了相应的建议。