在沙漠地區(qū)，采用碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（CFRP）對(duì)受損設(shè)施加固時(shí)，需考慮風(fēng)沙侵蝕形成的非均勻表面損傷對(duì)界面粘結(jié)性能的影響，但傳統(tǒng)研究多針對(duì)平整CFRP—混凝土界面的理想化條件，難以真實(shí)反映沙漠環(huán)境下的加固效果。
中國(guó)科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院等研究團(tuán)隊(duì)，通過不同風(fēng)沙磨蝕條件模擬、剪切試驗(yàn)、二維和三維微觀形貌分析，量化了磨蝕后混凝土試件表面粗糙度，揭示了風(fēng)沙磨蝕對(duì)混凝土與CFRP界面粘結(jié)性能的影響。
結(jié)果表明，風(fēng)沙磨蝕增加了混凝土表面的粗糙度，提升了CFRP—混凝土的界面極限承載力，相較于未磨試件，最高提升可達(dá)31%。當(dāng)磨蝕時(shí)間為8分鐘時(shí)，CFRP—風(fēng)沙磨蝕混凝土試件的界面粘結(jié)性能達(dá)到最優(yōu)，其峰值應(yīng)變、局部最大應(yīng)力和有效粘結(jié)長(zhǎng)度分別提升了22%、28%和15.9%。
機(jī)制分析表明，風(fēng)沙磨蝕移除了混凝土表層的水泥漿體并形成錨固坑，為膠粘劑提供了機(jī)械咬合力。隨著風(fēng)沙攻角由30°增長(zhǎng)到120°，錨固坑由楔形向反向楔形轉(zhuǎn)變，試件的界面粘結(jié)性能持續(xù)提升，局部最大應(yīng)力最高提升38.7%。
研究還建立了考慮磨蝕損傷效應(yīng)的界面承載力及粘結(jié)—滑移本構(gòu)模型，為沙漠環(huán)境下受損混凝土結(jié)構(gòu)的評(píng)估與加固設(shè)計(jì)提供了科學(xué)依據(jù)。
相關(guān)研究成果以Enhancement and mechanisms of interfacial bonding performance in CFRP reinforced wind-sand eroded concrete為題，發(fā)表在Composites Part B: Engineering上。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金等的支持。
