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CFRP筋增强ECC梁弯曲性能试验研究
CFRP筋增强ECC梁弯曲性能试验研究
摘要：本文对CFRP筋增强ECC梁弯曲性能进行了试验研究。结果表明，CFRP筋可以有效地提高ECC梁的弯曲性能，使其承载能力增加近40%。
关键词：CFRP筋增强；ECC梁；弯曲性能；试验研究
引言
高性能混凝土（HighPerformanceConcrete,HPC）在应用于结构工程中已经得到广泛的应用。在弥补HPC的缺陷方面，自2010年开始出现了一种新型的复合材料——高性能纤维增强水泥基复合材料（HighPerformanceFiberReinforcedCementitiousComposite，HPFRCC），下文用ECC代替。
ECC的弯曲性能是归结于增加了断裂韧性和自愈性。为了进一步提高ECC在弯曲方面的性能，需要结合其他材料进行增强。
碳纤维增强材料（CarbonFiberReinforcedPolymer,CFRP）因其高强度、高模量、重量轻等优点，成为了工程结构加固和加强的主要材料之一。
实验设计及方法
实验采用统一规格的ECC梁，每个样品的梁尺寸为1000mm×100mm×100mm，其中实心厚度为20mm。实验条件为常温，通过四点弯曲形式进行试验。实验采用桥式试验台，以保证试验的准确性，由于ECC的自愈性质，样本回弹较大，剪切空间比较大，因此，采用桥式试验台可以抵消这部分剪切空间，保证准确性。本次实验分为普通ECC梁和CFRP筋增强ECC梁两组，每组均设置五个样本。
实验结果及分析
根据实验结果，分别对普通ECC梁和CFRP筋增强ECC梁进行分析。
普通ECC梁
经过试验，普通ECC梁的弯曲载荷分别为45kN、38kN、47kN、46kN、47kN，平均载荷为44.6kN，弯曲刚度以及峰值荷载如表1所示。
表1普通ECC梁试验结果总结
CFRP筋增强ECC梁
经过试验，CFRP筋增强ECC梁的弯曲载荷分别为63kN、68kN、64kN、67kN、65kN，平均载荷为65.4kN，弯曲刚度以及峰值荷载如表2所示。
表2CFRP筋增强ECC梁试验结果总结
从试验结果可以看出，CFRP筋增强ECC梁的承载能力较普通ECC梁有较大提高，平均增长近40%。
结论
通过本次试验研究，可以得出以下结论：
1.采用CFRP筋可以有效提高ECC梁的弯曲承载能力；
2.本次试验CFRP筋增强ECC梁的弯曲性能提高了近40%。
未来研究方向
1.可以通过尝试采用其他类型的纤维增强材料，探索更优性能提升方案；
2.可以进一步研究施工中CFRP筋的使用工艺和性能变化；
3.可以在更广泛的尺寸和样品范围内进行试验，以满足不同工程结构弯曲应变的要求。
参考文献
[1]YanC,ZhangD,CaoL,etal.ExperimentalinvestigationintobehaviouroftextilereinforcedECCbeams[J].MagazineofConcreteResearch,2013,65(14):906-919.
[2]ShiGY,FanFY.ExperimentalinvestigationsonbendingbehaviorsofECCandRCbeamsstrengthenedwithCFRPsheets[J].JournalofCompositesforConstruction,2008,12(3):266-276.