TRC加固钢筋混凝土构件的耐高温性能及高温劣化机理研究

Textile reinforced concrete (TRC) is a new composite material that has excellent load bearing capacity and corrosion resistance, which can efficiently and economically strengthen reinforced concrete (RC) structures. However, in high temperature such as fire, the performance of TRC-strengthened RC structures can be largely deteriorated. This degradation and mechanism behind it need to be further studied. In the project, theoretical and experimental researches on the high-temperature performance of RC strengthened with TRC have been developed systematically. A resistance model and a limit state equation of TRC-strengthened RC beams and columns are proposed based on the study of the interfacial behavior between TRC and old concrete at elevated temperatures. Furthermore, the enduring fire limit time of the RC beams strengthened with TRC is determined and a practical calculation method is proposed, considering the coupling effect of load and high-temperature. Results of the project offer necessary testing data and theoretical basis for the fire protection design of RC components strengthened with TRC. The research achievements can also be applied to other field including damage assessment of TRC-strengthened RC components after fire and reinforcing method with TRC, which promote the application of TRC reinforcement in civil engineering.

纤维编织网增强混凝土（TRC）具有优越的力学和耐久性能，是一种能高效、经济地对混凝土结构进行加固补强的新型复合材料，但在火灾等高温环境下，TRC加固钢筋混凝土（RC）构件的性能退化行为及灾变机理尚有待于更深入的研究。为此，本项目拟针对TRC加固RC构件的耐高温性能开展系统的理论和试验研究，在初步明确高温环境下TRC加固层与旧混凝土界面粘结行为损伤劣化机理的基础上，揭示高温作用对TRC加固RC梁、柱力学性能损伤演变规律和破坏模式的影响机制，建立此类构件的高温后抗力模型和极限状态方程，并进一步考虑荷载与高温的耦合作用，确定TRC加固RC梁在受荷状态下的耐火极限时间，提出耐火极限实用计算方法。项目的研究成果不仅可为TRC加固RC构件的抗火设计提供理论指导和数据支持，还可为此类构件火灾后性能评估和修复方法的建立奠定基础，进一步推动TRC加固法在建筑工程领域中的应用。

TRC是一种能高效、经济地进行加固补强的新型材料，能够同时提高建筑结构的承载、耐久、抗震、保温等性能，而且薄壁轻质的优势明显，还能克服FRP加固法的缺点。本项目主要系统展开了TRC加固层高温后力学性能试验，TRC加固钢筋混凝土构件的高温后力学性能试验以及温度和荷载耦合条件下TRC加固钢筋混凝土构件的残余力学性能试验研究。研究结果表明：.（1）纤维编织网进行环氧树脂处理可以有效提高TRC加固层常温下的力学性能，但不利于高温后力学性能的提升。.（2）纤维编织网未进行环氧树脂处理的TRC加固层在经过800℃高温处理后试件形态保持完整，余留极限承载力的值约为20%。.（3）开展了TRC加固足尺梁构件的高温后抗弯性能试验，并考虑了加固层数，高温处理时间等因素的影响。相同高温处理条件下，随着加固层数的增加，试验梁的极限承载力也随之增加，但增加幅度不大。120min高温处理后，未加固梁残余承载力约为68%；TRC加固2层RC梁构件的残余承载力约为71%，TRC加固4层RC梁构件的残余承载力约为74%。.（4）开展了TRC加固足尺梁构件的高温后抗剪性能试验，并考虑了加固层数，高温处理时间等因素的影响。高温处理时间比加固层数的变化对试验梁的极限承载力的影响更大，随着高温时间增加，极限承载力呈明显幅度降低。相同高温处理条件下，随着加固层数的增加，试验梁的破坏模式从剪切破坏逐渐转变为弯曲破坏；相同的加固层数下，温度越高，破坏模式越接近弯曲破坏。.（5）开展了荷载与温度耦合条件下TRC加固足尺梁构件的高温后残余力学性能试验。较梁内部温度场可知，与高温后试件相比，荷载耦合条件下的试验梁在高温下更易出现破坏，且开裂更加严重。.本项目的期研究成果不仅为TRC加固构件的防火设计提供试验数据和理论依据，还可扩展应用到此类构件火灾后的损伤评估等，具有较好的经济和社会价值。