碳纤维布加固砌体结构试验研究

．
试件开始出现较明显的残余变形， 开始进人弹塑性变形阶段。到 Ｐ ２ｋ ＝２５Ｎ推、 拉循环加载即将结 束时， 墙体发出清脆的崩裂响声， 滞回曲线可看出， 由 试件位移明显增大， 墙体已开裂， 以下的加载 按开裂位移控制。在按位移控制加载的过程中， 墙体裂缝逐步发展直至破坏。在一２ ｃ＋２ ｃ ６ ６ ＇ ， 时 墙体两端与地梁粘结处均出现约 １Ｏ ｍ的裂缝； ｄ毛 ． ｍ ＋３ 时试件位移突然增大， 墙体右底端与地梁 粘结处完全破坏， 裂缝宽度达到 ３５ ｍ， ． 同时墙体另一端中部单面出现少量剪切裂缝１ ，丢 ｍ －３ 时墙 ８ 体左底端同样出现水平裂缝。试件破坏时的裂缝图如图 ７ 所示。实测的滞回曲线如图 ６ 所示。
２５ ２
２５ ２
Ｗ－ ２
１５ ８ ３．
７ ５ ．
２． ８６
５． ５０
注． ” 试相同、ｈ豁 潜鱼Ｘ ， 。、对条下Ｕ 矫 堕１ ， ：高 是 Ｎ ｏ ｄ ０ ０ ％
４ Ｉ 试件破坏特征 ．
（） １ 对比墙体（ １ Ｗ－） 在水平荷载小于 １０Ｎ前， ５ｋ 卸载几乎无残余变形． 曲线接近直线， 说明试件基本处于弹性阶 段； 在荷载超过 １ ｋ ５ Ｎ后， ｏ 曲线开始有一定的弯曲， 卸载后有明显的残余变形， 试件进人弹塑性变 形阶段； 二１５Ｎ的循环过程中， 至尸 ７ｋ 墙体开裂并发出轻微的响声， 随即观察到墙体、 地梁与构造柱 粘结处出现约 １Ｏ ｍ宽的裂缝 此后以开裂位移控制加载， ． ｍ 每次加载循环两次。在加载过程中， 位移逐步增大， 在十２ ｃ 表示以 ２倍的开裂位移第一次循环加载， 十” Ａ （ ， “ 表示推， 一” “ 表示拉， 下 同）－３ ｃ 墙体与地梁粘结处分别出现裂缝， 、 ４ 时， 墙体表现出受弯破坏的趋势； 在士４ 过程中， 乙志 墙体发出清脆的崩裂声， 并迅速出现交叉斜裂缝， 交叉点距地梁面８ｃ 距构造柱边 ４ｃ 裂缝宽 ５ｍ， ６ ｍ， 度最大达到 ２ ｍ， ｍ 试件最后发生剪切破坏。试件破坏时的裂缝图如图 ５ 所示。实测的滞回曲线如 图６ 所示， Ｘ 采用 －Ｙ函数记录仪绘制 Ｘ轴为墙体位移， Ｙ轴表示水平荷载。
室内自然条件下同期养护。
３ 实验方案
３１ 加固方案 ．
试件加固方案见表 １ 及图２ ，
衰 １ 试件绝号与加固方案
试件编号 加 固情况
Ｗ１ －
Ｗ－ ２
未加固， 用作对比试件 双面粘贴碳纤维布， ２０ ｍ， 幅宽 ０． 锚固纤维布幅宽 ＩＯ ． Ｓ．
衰２ 结构胶性能指标
名称 基底胶 找平胶 浸演胶
拉伸剪切强度（ ａ ＭＰ）
（） ２ 侧点布置 在最上一皮砖中部布置位移计， 纤维布上布置应变片。测点布置示意图见图４ ．
位移 计
３３ 加缝制度 ．
经 一翰书 １ １ 弓 １井井井裤琶参 丝 二甲笋 １ 习 １ 二 沪一 甲 １、 ．
．，疮‘二－城 １ １ １ …
按照《 建筑抗展试验方法规程》Ｊ ＪＯ－９） （ ＩＩ ６的加载 Ｇ 方法， 墙体垂直荷载在试验前按 ０二。５ ａ ０ ． 一次加足。 ＭＰ 试验开始时， 首先施加 ５ｋ ０Ｎ水平荷载， 反复推拉二次， 以检查仪器运转情况。正式加载时， 采用逐级加荷方法， 第一级为 ５ｋ 开裂前按荷载控制， ＯＮ， 每级按 ２ｋ ５Ｎ递增， 每级循环 １ 开裂后按位移控制， 次； 每级增加 ＬＣ 墙片 Ａ（ 的开裂位移） 。达到极限荷载后， 继续按位移控制， 每级
增加 ２ ｃ直至１体丧失承载能力。开裂后每级循环二次。 ｄ， ｔ
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６５ ．
抗拉强 度
（ ａ ＭＰ ）
２ ０ １０
断裂伸长率 （ ％）
１５ ．
２ ３ 又 １， ．５ ０
碳纤维布的粘贴施工步骤如下： （） １ 在拟粘贴碳纤维布的区域内将试验基面打磨平整， 去 掉表面疏松层， 将浮灰清除干净， 再用丙酮擦洗水泥砂浆界面以 清除油脂， 并使其千燥。 （） ２ 在砌体拟粘贴 Ｃ Ｒ Ｆ Ｐ的区域表面均匀饱满地涂抹一层 界面剂， 待固化后， 均匀涂抹一层饱满的粘结剂， 将裁剪好的碳 纤维布粘贴上， 压实、 排气。 （） ３ 在端部贴上起锚固作用的碳纤维布， 如图 ２ 所示
碳纤维布加固砌体结构试验研究
张祥顺 管克俭 张溶
彭 少民
武汉 ４ ０ ７ ） ３０ ０ （ 武汉理工大学土木工程与建筑学院，
摘 要 本文结合一工程实践的需要， 通过碳纤维布加固砌体结构的试验， 研究了该加固 技术对砌体结构抗震性能的影响， 分析了 砌体结构在加固后的受力和变形特性。
颧
ｉｌ试可 Ｉ ａ 牛Ｗ
馨
Ｉ）试葺 ２ ｂ 牛Ｗ－
图 ５ 试件破坏时裂缝图
（ ａ ｌ试件Ｗ ｔ －
（）试件 Ｗ－ ｂ ２
图 ６ 试件实测滞回曲线
（） ２ 碳纤维布加固墙体（ ２ Ｗ－） 在水平荷载小于 ２０Ｎ前， ０ｋ 试件几乎无残余变形， 基本处于弹性阶段。荷载超过 ２０Ｎ后 ０ｋ
２３ １
－ 三 经到２型 巡 夔 巡Ｆ） ＊ Ｚ色 ２二 竺 二 一兰 燮 ｇ 塑 ｇ 丝 （ 塑丝 述｝ 件 Ｒ Ｐ 叁 ０ －鱼 ０ ２
图 ４ 侧点布ｖ示意图
４ 实验结果分析
实验结果见表 ４ 。
２２ １
第 届 国 木 程 纤 增 复 材 （ Ｐ应 技 学 奕 全 二 全 土 工 用 维 强 合 料Ｆ １用 术 参 鱼 Ｒ
班４ 实脸 结果 试件破坏 形式 剪切 弯曲
２０ ． ０ ２７
中国 ・ 昆明
试件编号
混凝土轴心 砂浆平均 抗压强度 抗压强度
关 词 碳 维 ， ；体 构 镇 纤 布加 ４砌 男 结
Ｒｓ ｒ ｏ ｔ Ｂ ｃ ｉ Ｗａ Ｓ ｅｇ ｅｅ ｂ Ｃ ｒｏ Ｆｂｒ ｅ ｅ ａｃ ｎ ｒ ｋ ｌ ｔ ｎｔ ｎｄ ａｂｎ ｅ Ｓｅｔ ｅ ｈ ｈ ｅ ｌ ｒ ｈ ｙ ｉ ｈ
Ｚ ａｇ ｎ ｓｕ ，ｕｎ ｉ ，ｈｎ Ｒ ｎ ａｄ ｇ ｏ ｉ ｈｎ Ｘａｇｈｎ Ｃ ａ Ｋ ｊａ Ｚ ａｇ ｇ Ｐｎ Ｓａｍｎ ｉ ｅ ｎ ｏ ｎ ｅ ｈ
２０ ． １
第 届 国 木 程 纤 增 复 材 （ Ｐ 里丝 兰 丝 全 二 全 土 工 用 维 强 合 料Ｆ ） 丁 土 Ｒ应 步
２０ ． ０２ ７
ａ 号铁丝映２ Ｗ
中国 ・ 昆明
ａ 号铁丝（ ０ ａ ０ １
图 １ 模型尺寸与配筋
上， 并对每盘砂浆取两组试块， 每组 ３ ２ 天压一组， 块，８ 试验时再压一组。试验墙体及砂浆试块在
图 ２ 加 固方案示惫图
２ １ １
第 届 国 木 程 纤 增 复 材 （Ｐ 用 术 术 迷 二 全 土 工 用 维 强 合 料Ｆ ） 技 学 全 全 Ｒ应
３ ２ ｝ ｔ与测点布Ｉ ． ３Ｖ装Ｉ ｔ
２０ ． ０２ ７
中国 ・ 昆明
（） １ 实验装置 实验装置及加荷示意图见图 ３ 。水平荷载的加载点距底梁面 ２０ｍ， ． 往复作动器前端的拉压 ９ 力传感器和墙体顶端中部的机电百分表一起连接到动态电阻应变仪， 动态电阻应变仪再输出到 Ｘ －Ｙ函数记录仪上， 在试验过程中绘制试件的滞回曲线。垂直荷载的数值通过千斤顶上的压力 传感器在 Ｙ －５ Ｊ 型电阻应变仪上显示。
拉伸强度（ Ｐ ） Ｍａ
抗折强度（ ） ． Ｐ Ｍ
粘结正拉强度（ ａ ＭＰ）
２７ ． ５
３４ ．２
： ： ， ： ：
纤维束密度
（ ｌ０ 束／０ ｍｍ）
５ ２
：｝ ： ． ：
计算厚度
（ ｍｍ）
０１１ ．１
：： ； ． ｛
弹性模 量
（ ａ ＭＰ ）
２９ ． ７
衰 ３ 碳奸雄布 〔－００ 的性能指标 Ｌ２０ ）
布的高强高效的力学性能来提高砖砌体结构的抗震性能。 对于碳纤维布加固砌体结构， 国外所作的研究尚少， 国内更是从今年才起步， 因而各方面的理 论还不成熟。为使碳纤维布加固这一新技术在砌体结构领域得到进一步的推广应用， 同时为解决 一新建砌体房屋的抗震加固问题， 本文对碳纤维布加固砌体结构进行了相关试验研究。试验表明，
该加固技术能有效地提高砌体结构 的抗展性能 ， 在工程 中有广阔的推广应用前景 。
２ 试件设计与制作
武汉地区有一新建 ８ 层砌体房屋， 由于某种原因需用碳纤维布进行抗展加固， 本文试验所取模 型尺寸根据其实体墙长、 宽各缩小 １２高宽比为 １０。 ／， ． 构造柱、 ７ 圈梁的截面及配筋相应缩小 １２ ／， 墙体施加正应力值取为 。 ５ ａ ． 。模型的尺寸及配筋见图 １ ＭＰ ， 本试验中材料与该砌体房屋一致， 砌块采用蒸压加气混凝土小型砌块 ， 砂浆为水泥砂浆。底 梁、 圈梁及构造柱混凝土设计强度等级为 Ｃ ０ ２，砌筑时采用分层轮流砌筑的施工方法， 以尽量减小 施工因素及砂浆强度的离散性对实验结果的影响。砌筑时， 保证每盘砂浆均匀地分布在每一片墙
１ 引言
在我国， 砌体结构得到了广泛的应用， 其中住宅建筑大多采用砖砌体承重结构体系。虽然目 前 对承重墙体材料进行改革， 逐步减少砖混结构住宅， 但这种成熟的结构形式仍将存在相当长的
时间。
我国是一个多地展的国家， 历次震害调查表明， 砖结构房屋的抗展能力较低， 因而改善砌体结
构的抗展性能具有重要工程意义。 碳纤维布在砖砌体结构中的应用， 除了防治及修补开裂墙体之外， 另一个用途就是利用碳纤维
（ ｈｎ ｉ ｒ ｔ ｏ Ｔ ｃｎｌ ｙ Ｗｕ ａ ４０７） ｅｈｏ ｇ ， ｈｎ ３００ Ｗｕａ Ｕ ｖ ｓｙ ｎ ｅ ｉ ｆ ｏ
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（ ． ＭＰ ）
１５８ ３．
开裂荷载
加载 方式
开裂位移
ｄ（ ｏ ｍｍ）
Ｐ （Ｎ） ｋ
（ Ｐ ） ａ Ｍ
７ ５ ．
实验值
１５ ７ １５ ７
提高率（ ％） 实验值
０ ４ ．
提高率Hale Waihona Puke Baidu 写）
推（ ＋） 拉（ 一） 推‘ 十） 拉（ 一）
Ｗ－ １
０６ ． ２ ． ８ ６ １６ ．７ ０９ ．３ ３７５ １．
｝ ！
６１ ５
叫 Ｉ ３ Ｉ Ｉ
图 ３ 实脸装宜示意图
ｌ 一反力架；一支座反力横梁ｙ一反力找梁支架；一可移动支座；一往 ２ ３ ４ ５ 复作动签； ６ －荷级传易器口 一们拉杆；－试件沙一地梁；０ ８ １一地锚姗栓； １一支座反力千斤砚；２ １ １一分配梁；３ １一油压千斤顶；４ １－荷毅传感器； １一反力搜粱；６ ５ １－往复作动器支架