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近30年,CFRP-混凝土加固技术取得了长足的进步,研究已经证实CFRP-混凝土界面的黏结性能是直接决定加固性能优劣的关键方面,因此也成为各国学者争相研究的热点。恶劣环境对土木工程材料影响巨大,恶劣环境下CFRP-混凝土界面劣化情况如何,以及混凝土构件力学性能退化情况如何,混凝土表面粗糙度对CFRP-混凝土界面黏结性能影响,都是亟待开展的相关研究。本文在有关恶劣环境下混凝土力学性能和耐久性研究基础上,从混凝土表面粗糙度形态的表征为起点,以国内灌砂法量化评定混凝土表面粗糙度为基本方法,进行一系列恶劣环境对粗糙度与CFRP-混凝土界面黏结性能关系的影响研究,主要研究工作包括:(1)分析了无损伤环境下粗糙度参数对CFRP-混凝土界面黏结性能的影响规律。为了考察粗糙度参数对CFRP-混凝土界面黏结性能的影响规律,试验中制作了 6种区分度较好的混凝土粗糙面,采用灌砂法对粗糙面进行量化评定,完成了 216个CFRP-混凝土界面单剪试验,得到不同粗糙度界面下的黏结应力-滑移量关系,分析了混凝土表面粗糙度对CFRP-混凝土界面黏结性能的影响规律,建立了基于双变量下的界面参数简化计算模型。研究结果表明:粗糙度不同的混凝土界面将提供不同的极限承载力和剥离强度;基于粗糙度模型下的CFRP-混凝土梁界面有效黏结长度有较大提高,有效黏结长度在6种界面上随着粗糙度增加总体呈现降低的趋势;基于混凝土抗压强度和界面粗糙度两个变量,便可求解界面黏结强度、黏结强度对应的位移和最终滑移量的闭合解析解,该方法为CFRP-混凝土界面计算提供了一种新算法。(2)讨论了 5种代表性的恶劣环境对粗糙度与CFRP-混凝土界面黏结性能关系的影响规律。在试验室模拟了5种恶劣环境:强碱性环境、强硫酸盐环境、盐冻环境、高温环境、酸雨环境。考察混凝土表面粗糙度对CFRP-混凝土界面黏结性能的影响规律。完成了 378个CFRP-混凝土单剪试验和78个CFRP-混凝土正拉黏结试验,重点考察了环境因素、混凝土表面粗糙度、腐蚀龄期、混凝土强度等级对界面破坏形态、界面极限荷载、界面黏结强度、最大位移、有效黏结长度、界面断裂能等指标的影响规律。研究结果表明:碱性环境对于环氧树脂破坏较弱,对于混凝土的损伤是较为严重;硫酸盐环境下,环氧树脂胶体能较好的保护CFRP黏结区域;硫酸盐环境对界面的黏结性能影响规律呈现先增高后降低的趋势;盐冻循环是一个损伤累积的过程,盐冻环境下,CFRP布-混凝土界面的正拉黏结强度要高于CFRP板-混凝土界面;高温环境下,混凝土表面粗糙度越大,CFRP-混凝土界面黏结性能越强;玻化温度是决定CFRP-混凝土黏结性能下降的关键节点,应采取积极措施提高黏结树脂玻化温度;酸雨侵蚀下,粗糙度对界面的破坏模式起到决定作用,CFRP-混凝土界面断裂能随着混凝土表面粗糙度提高而增加,随着腐蚀龄期呈现先增加后降低的变化趋势。(3)为了提高CFRP-混凝土界面的黏结性能,以材料改性、结构改良两个角度提出了 3种增强CFRP-混凝土界面黏结性能的方法,并以此为基础探讨了粗糙度对CFRP-混凝土界面抗劣化增强行为的影响。对纳米高岭土采用插层方法形成改性环氧树脂胶体,增强界面黏结性能;采用宏观和微观试验相结合的研究方法,研究分散方式、分散时间、分散比三种因素对聚丙烯酸聚合物在水泥材料中的影响规律,提出改性的水泥基材料来增强界面黏结性能;提出了粗糙化CFRP布(RCFRP布)的概念,考察RCFRP布对界面湿黏结性能的增强作用;分析了界面增强机理,强调了施工中应提高加固混凝土梁界面粗糙度的关键环节。研究结果表明:掺量为10%的高岭土胶体分散性最好,掺量为10%的高岭土胶体,剥离承载力提高近4倍,表现出较强的黏结能力;RCFRP布可以有效增强其与混凝土界面的湿黏结性能。火山石的粒径大小是影响RCFRP布-混凝土界面湿黏结性能的最主要因素;待加固梁表面处理对于RCFRP加固效果具有重要影响,应粗糙化待加固梁表面,否则极易引起新老混凝土界面黏结失效问题;聚丙烯酸聚合物对混凝土内部胶凝材料的链接、孔隙的填充十分有利。