嵌入FRP材料加固法研究综述

嵌入FRP材料加固法研究综述

杨震 张海霞

（沈阳建筑大学 土木工程学院，辽宁 沈阳 110168）

摘要：嵌入纤维增强聚合物（FRP）材料加固法是一种广泛应用于结构加固领域的有效技术。本文综述了嵌入式加固法试验研究。研究表明：该方法通过将FRP材料与混凝土结构紧密结合，提高了结构本身的承载能力。然而，也存在着一些挑战，如胶层与混凝土界面粘结问题以及长期性能的保持等，需要进一步研究和改进。

关键词：嵌入式；FRP；结构；界面粘结；研究综述

引言

FRP加固技术内嵌(Near-surface Mounted，简称NSM)FRP加固法是将FRP材料，通过填充胶结材料（树脂和水泥砂浆）嵌入结构内部，可显著提升结构抗弯强度、刚度和耐久性，还可以避免冲击、火灾等意外荷载的损害[1]。因此，NSM-FRP加固法引起了国内外学者广泛关注，开展了嵌入式加固法的试验研究。

Lorenzis等[2]对8根全尺寸梁进行了试验。FRP筋表面形式是影响粘结性能主要因素，喷砂FRP筋加固构件粘结性能较高，而带肋FRP筋加固构件粘结性能较低。Lorenzis等[3]研究粘结剂类型（水泥砂浆、环氧树脂）NSM-FRP筋加固混凝土粘结性能的影响。研究发现：由于使用了较低的水灰比（0.26）混合水泥砂浆，并且在砂浆硬化期间开槽周围的混凝土未充分湿润，导致水泥砂浆粘结剂与环氧树脂粘结剂的粘结强度相差70%。李荣等[4]通过内嵌CFRP板加固混凝土试块的单剪试验，研究了粘结长度对界面粘结性能的影响。研究发现：试件粘结应力随着粘结长度的增加而逐渐减小。李蓓等[5]通过内嵌CFRP加固混凝土界面粘结性能拉拔试验，探究了三种粘结剂（水泥砂浆、环氧树脂、环氧砂浆）对内嵌CFRP加固混凝土界面粘结性能的影响。研究发现：环氧树脂表现出优异的粘结强度，其次是环氧砂浆，而水泥砂浆的粘结强度最低。Novidis等[6]研究了不同粘结长度和开槽尺寸对NSM-FRP筋加固混凝土界面粘结性能的影响，FRP筋的粘结长度是影响粘结性能的主要因素。胡志海等[7]通过使用C型试块进行拉拔试验研究了内嵌FRP板加固混凝土的粘结性能。研究发现：对于使用环氧树脂和水泥砂浆作为粘结剂的试件。研究发现：界面粘结强度随粘结长度的增加而减小。Al-Safy等[8]开发了两种使用磁化水进行混合和固化的改性水泥基材料，这些材料在抗压、拉弯及延性性能方面表现出色，与CFRP材料一起用于嵌入式加固法，取得了良好的加固效果。金亮亮等[9]采用环氧树脂胶和ECC作为粘结剂，研究了冻融循环次数对内嵌FRP筋加固混凝土界面粘结性能的影响。结果显示：在冻融循环150次后，FRP与混凝土的粘结性能出现了退化，极限承载力和粘结强度分别下降了48.82%和48.84%。Al-Saadi等[10]通过单搭接剪切试验研究了创新型高强度自密实粘结剂（IHSSC-CA）NSM-FRP加固混凝土界面粘结性能。氧化石墨烯和胶凝材料用于合成IHSSC-CA。试验结果表明：尺寸为1.4×20mm的粗糙表面CFRP片材在不同疲劳载荷水平下表现出较好的疲劳寿命。此外，试验结果证实了使用IHSSC-CA将NSM-CFRP条加固混凝土具有良好的粘结性能。Jadooe等[11]比较了环氧树脂和水泥基粘结剂作为填充料时，在混凝土中NSM-CFRP板条在高温条件下的粘结性能。研究结果显示：水泥基粘接剂比环氧树脂的耐高温性能高，在600℃的高温环境中，水泥基粘结试件在2小时的暴露之后，仍然保持了66%的剩余粘结强度，而在相同条件下，环氧树脂粘结剂试件的剩余粘结强度仅为41%。Al-Safy等[12]采用通过改变水泥基材料中水的性质，开发两种使用磁化水（MW）进行混合和固化。采用两种磁性器件（MD-I和MD-II），分别具有不同的磁场强度（9000和6000高斯）进行水磁化应用于改性水泥基材料，得到了抗压、拉弯和延性均较优的改性水泥基材料。

综上所述：嵌入式FRP材料加固法是一种有效的混凝土结构加固技术，具有广泛的应用前景。未来的研究应重点关注材料性能优化、加固技术改进和智能监测系统等方面，以推动该技术在工程实践中的进一步应用和发展。

参考文献：

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[4].李荣, 滕锦光, 岳清瑞. 嵌入式 CFRP 板条-混凝土界面粘结性能的试验研究[J]. 工业建筑, 2005(8): 31-34

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[11].Jadooe A, Al-Mahaidi R, Abdouka K. Bond behavior between NSM CFRP strips and concrete exposed to elevated temperature using cement-based and epoxy adhesives[J]. Journal of Composites for Construction, 2017, 21(5): 04017033.

[12].Al-Safy R, Al-Mosawe A, Al-Mahaidi R. Utilization of magnetic water in cementitious adhesive for near-surface mounted CFRP strengthening system[J]. Construction and Building Materials, 2019, 197: 474-488.