李存錢，孫舒

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0 引言

TRC織物增強混凝土是通過將碳纖維網、耐堿玻璃纖維網、玄武巖纖維網等與高性能細骨料混凝土相結合而成[1]。纖維網極好的耐腐蝕性不需要混凝土作為其保護層，從而TRC構件厚度可以做到極?。ê穸冗_到1 cm）。將TRC制成永久性模板，具有極好的力學性能和耐腐蝕性。試驗主要研究了TRC板材界面處理方式對增強鋼筋混凝土（RC）梁的影響。

1 試驗材料

1.1 混凝土

本試驗采用C40現澆混凝土，其配合比為水泥∶粉煤灰∶砂∶碎石∶減水劑=1∶0.44∶3.04∶4.28∶0.025∶0.7數字化材料?，F澆混凝土采用海螺牌普通硅酸鹽水泥（P·O 42.5），普通河砂（4.75 mm方孔篩過篩），碎石（最大粒徑25 mm），Ⅱ級粉煤灰，減水劑（減水能力為20%），混凝土抗壓強度平均值為41.3 MPa。

1.2 TRC高性能水泥基復合材料

細骨料采用表觀密度為2.738 g/cm3、堆積密度為1.6 g/cm3、細度模數為2.7的河砂。實測砂的最大粒徑為2 mm、含泥量為0.94%、含水率為2.04%。水泥、粉煤灰、減水劑同前文1.1。

水泥基復合材料配合比見表1。依據JGJ/T 98—2010《砌筑砂漿配合比設計規(guī)程》和GB/T7897—2008《鋼絲網水泥用砂漿力學性能試驗方法》制作40 mm×40 mm×160 mm的試件，測試其抗折強度為12.3 MPa、抗壓強度為76.2 MPa。證明了按照試驗配合比制備的水泥基體滿足強度要求。

表1 水泥基復合材料配合比 /（kg/m3）

1.3 纖維織物

本試驗采用的碳纖維織物增強材料是宜興市宏光碳纖維廠生產，網格尺寸10 mm×10 mm，其增強作用主要由經向纖維束承擔。

2 試驗方案

根據GB/T50081—2019《普通混凝土力學性能試驗方法標準規(guī)范》規(guī)定，普通混凝土梁和疊合梁截面尺寸如圖1所示，梁長度為600 mm。首先根據試驗方案制備不同的TRC模板，再與后澆筑混凝土形成疊合梁。對疊合梁與普通梁進行抗折試驗，研究模板與混凝土梁協(xié)同工作能力，并與同尺寸普通混凝土梁的力學性能對照，分析表面處理方式對疊合構件力學性能的影響。試驗方案如表2所示。表面處理方式采用當TRC模板初凝后，以一定厚度（2 mm、3 mm、4 mm、5 mm）模具在模板表面擠壓形成。為了研究試驗梁受力及變形，在梁底跨中截面處粘貼3個應變片。

圖1 普通混凝土梁與TRC疊合梁截面

表2 試驗方案

按圖1安裝試件和試驗裝置，試件安裝的位置應準確無誤。試件表面平整能夠與加荷頭平穩(wěn)接觸。加載程序為：達到整數荷載后持載60 s讀數，加載速度控制在0.05 MPa/s。

3 試驗結果分析

由于素混凝土梁中未配置鋼筋，因此在加載過程中表現為明顯的脆性破壞，即初中期變形小，裂縫幾乎沒有，后期試件突然破壞。TRC中纖維網的作用類似于鋼筋，但由于配置量少且TRC模板與素混凝土的粘結性能影響，疊合梁的破壞形式也為脆性破壞，但是其承載能力有所提高，且和素混凝土梁相比，抗變形能力明顯提高。

3.1 纖維網層數的影響

圖2為素混凝土梁和永久模板中0、1、2層纖維網，表面處理深度為2 mm疊合梁的荷載-應變曲線。素混凝土梁表現出明顯的脆性破壞，加載的初中期未出現明顯裂縫，隨著荷載增大至15 kN，試件梁底跨中應變達到240με時迅速破壞。T0C40S2試件（模板內不配置纖維網，表面處理深度為2 mm）極限荷載也基本相同，加載中期較素混凝土梁有一定的變形，但基本可以忽略不計。

圖2 纖維網層數對疊合梁力學性能的影響

試件T1C40S2與T2C40S2分別配置1層和2層碳纖維網。其承載能力與抗變形能力均有明顯提高。在荷載小于15 kN時，相同荷載條件下變形較素混凝土梁略大，推測其原因是疊合梁的模板與梁之間的變形存在一定的不協(xié)調。當荷載超過15 kN后，碳纖維網進入“緊繃”狀態(tài)，形成“類鋼筋”機制約束梁底變形，曲線變緩。當加載至后期時，可以聽到纖維斷裂的聲音。極限荷載從15 kN提高到17 kN和18 kN，提高了13.3%和20%。更為顯著的是其抗變形能力的提升，從240με提高至450με和530με。碳纖維網抗拉性能強、在疊合梁中充當了鋼筋的作用，提高了疊合梁的抗折強度和抗變形能力。但是由于纖維網與水泥基的結合能力、模板與梁界面的結合能力較差，其力學性能并沒有充分發(fā)揮。

3.2 TRC永久模板表面處理方式

圖3為永久模板處理深度對素梁和模板不同處理深度疊合梁的荷載-應變曲線。隨著永久模板表面處理深度的增加，梁的極限荷載迅速增加。素混凝土梁的極限荷載為15 kN，疊合梁表面未處理的極限荷載未增加，但抗應變能力有所增加，說明永久模板能有效提升抗變形能力。而隨著表面處理深度增加至2 mm和4 mm，疊合梁的極限荷載和抗應變能力相比素混凝土梁均得到顯著提高。

圖3 結合面處理對疊合梁力學性能的影響

3.3 試件抗折強度

表3 各試件的抗折強度

4 結論

（1）疊合梁中模板與現澆混凝土粘結牢固，共同受力，協(xié)同工作。

（2）疊合梁中表面處理深度對梁的強度影響明顯，模板表面自然粗糙與梁的粘結性能并不能夠充分發(fā)揮TRC模板的性能。當表面處理深度達到2 mm和4 mm時，模板的力學性能顯著改善。

（3）疊合梁中碳纖維網在加載后期起“類鋼筋”的作用，增大了疊合梁的承載能力，提高了梁的抗變形能力，破壞前有預兆。

（4）后期將對碳纖維網采用環(huán)氧樹脂和黏砂處理，提高碳纖維網與水泥基復合材料的粘結性能，從而提高疊合梁強度。