FRP复合材料加固混凝土结构技术研究进展

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇FRP复合材料加固混凝土结构技术研究进展范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘要 ：本文阐述了纤维增强聚合物frp应用于加固领域中的重要意义，总结了国内外关于FRP加固混凝土结构的研究进展，从而对FRP复合材料在混凝土结构加固领域中的应用前景。

关键词：纤维增强聚合物；抗弯构件；施工工艺

中图分类号：U215.14 文献标识码：A 文章编号：

1、FRP复合材料的研究与发展

20世纪40年代，FRP复合材料主要应用于航天航空领域。20世纪70年代，FRP开始应用于土木工程领域。美国、英国和以色列最先应用这种新型材料作为建筑结构和桥梁结构中的主要构件，当时大多数采用玻璃钢。[1]我国是在1997年开始对纤维片材加固混凝土结构进行研究的，由于其优良的力学性能和经济有效的加固效果，从而科研机构和高等院校都开展了FRP加固性能的研究。

2、FRP复合材料

FRP复合材料（Fiber Reinforced Plastic/Polymer，FRP）是一种新型高级复合材料，在土木建筑工程结构加固中采用新型高级的FRP比采用钢板或其他传统加固方法具有非常明显的优势。 [2]

应用于结构加固与修复的增强纤维主要包括碳纤维增强聚合物（CFRP），芳纶纤维增强聚合物（GFRP）、玻璃纤维增强聚合物（GFRP）,他们都具有耐腐蚀、轻质、高强施工方便、抗疲劳的等显著优点，是解决混凝土结构腐蚀，加固问题的最有应用价值和前景的现代复合材料。[3]

2.1 FRP筋

FRP筋是将多股连续纤维以环氧树脂等作为基底材料进行咬合，此后经过特制的模具挤压、拉拔成型。

2.2 FRP片材

在FRP复合材料中，片材应用最为广泛。布状材料是纤维由单向或双向编织而成的一种片材，使用前不浸润树脂，在施工过程中再给予浸润；板材是指在使用前浸润树脂、使其固化成板状的一种FRP片材，施工时再用树脂将其粘贴于结构表面。

2.3 FRP型材

FRP型材包括拉挤成型、缠绕成型和旋转成型等方法。目前使用最多的是拉挤成型，缠绕成型也有使用。从材料角度看，以GFRP型材最多，这是由于GFRP型材价格便宜。最近几年也有AFRP、CFRP型材的生产和应用。

3、FRP加固混凝土锚固技术

此技术适用于FRP筋，预应力FRP片材进行加固混凝土结构。

4.1 FRP筋锚具

FRP筋具有高抗拉强度，特别适合作预应力筋，但由于其抗剪强度低，锚固形式一直是国内外研究的难点。目前开发的锚具有以下三种：

（1）机械夹持式锚具。机械夹持式锚具主要是靠锚具与FRP筋间摩擦力和咬合力产生的均匀表面剪力来实现锚固的。

（2）粘结型锚具。粘结型锚具就是通过界面间的胶结力、摩擦力以及表面凸凹产生的机械咬合力来传递剪力的。

4.2 FRP片材锚具

FRP片材锚具FRP布的锚具主要包括以下3种类型锚具。

（1）平板式。先用环氧树脂将片材两端粘贴在平板式锚具上，待树脂完全固化后进行张拉，然后，再将片材通过环氧树脂粘贴到加固构件上，使其通过粘结力与加固构件共同工作。它具有构造简单、现场施工方便、可施加高水平预应力等优点，是目前工程应用最广泛的FRP片材锚具。

（2）圆杆、椭圆式和波浪型压板式。其优点是纤维布为机械式固定，不需要在加固操作前预先粘贴纤维布；缺点是施加的预应力水平较低。

5、FRP加固混凝土结构工艺

随着FRP加固方法研究的深入，研究人员对FRP与混凝土构件的不同连接方法进行了大量研究。

5.1 抗弯加固工艺

对于混凝土受弯构件的FRP加固方法，目前研究、应用最为广泛是FRP外贴补强加固方法(EB．RP法)。[4]该方法通过树脂类粘结材料将FRP片材粘贴于混凝土表面，通过胶接作用使FRP片材与混凝土受弯构件共同工作，其加固形式如图5所示，包括：干铺体系、湿铺体系、 预浸渍体系及预处理体系。

NSM—FRP法是近年来开发的一种新FRP加固方法，该方法要求在构件的混凝土保护层内预先开槽，将FRP筋或FRP板条用环氧树脂嵌入其中，灌人树脂填平凹槽以加固混凝土构件。

5.2 混凝土柱加固工艺

FRP的一个重要应用是加固混凝士柱，使得核心混凝土处于三向受压状态，从而提高其抗压强度和变形能力。[5]

（1）湿包法，它是在现场用粘结树脂浸渍纤维片材粘贴于柱的表面，或把纤维布 （套筒）缠绕于柱的表面，形成约束混凝土，达到纤维增强的目的。

（2）应用预制纤维板材，现场粘结于结构表面。纤维板材是预先浸渍树脂后在高温高压的模具内反应固化，并连续拉挤成形。

（3）预浸渍（半固化）纤维材料的应用，一般在较高的温度下养护，纤维束和纤维条带可用机器自动缠绕。

（4）树脂浸入法，首先把干的纤维织物缠绕在结构上，然后真空注入粘结树脂，室温养护。

5、结论与展望

混凝土结构加固技术总是与加固所用材料密切相关的。FRP复合材料所具有的轻质、高强和耐腐蚀等优点，是其具有发展前景的基本条件，它在混凝土加固领域具有广阔的发展前景。本文认为今后它在加固领域中的主要应用和研究方向为：

（1）宜采用FRP复合材料与高强混凝土组合结构，以便充分发挥两种材料的优点，降低成本，减轻自重，提高跨越能力。

（2）FRP板加固混凝土结构抗弯承载力的理论建模及提高限值的研究以及抗剪承载力的机械锚固措施研究；[6]

（3）FRP预应力加固技术，所需费用不高，效果可观，具有推广应用潜能。

参考文献

[1] 王苏岩,韩克双. 纤维增强复合材料（FRP）加固混凝土柱的性能研究进展[J]. 地震工程与工程振动,2004,24,1:98

[2] 姚谏.FRP复合材料加固混凝土结构新技术研究进展[J].科技通报,2004,20,3:216

[3] 周明芳.纤维增强聚合物FRP在混凝土加固领域的研究与应用[J].江西科学,2006,26,6:910

[4] 刘涛,桂钰,王兆清.FRP抗弯加固方法的研究进展[J].山东建筑大学学报,2009,24,4:357

[5] 李富荣,范生海.FRP加固混凝土柱的应用与研究进展[J].工业建筑,2007增刊,239

[6] 薛伟辰,潘越,周德源.FRP板加固混凝土结构研究进展[J].玻璃钢/复合材料,2004,1:41