cfrp补强受损混凝土之耐久性能初步研究-朝阳科技大学机构典藏系统.pdf

CFRP補強受損混凝土之耐久性能初步研究 CFRP補強受損混凝土之耐久性能初步研究 李明君1 李明茹2 干裕成 1 梁暘鑫3 1 朝陽科技大學營建工程系教授 2 仁德醫護管理專科學校助理教授 3 朝陽科技大學營建工程所碩士 摘要 本研究探討碳纖維補強受損混凝土構件之耐久性。為了確認其耐久性，將受損混凝 土試體貼覆兩種不同之碳纖維貼片，放置於紫外線環境與烘箱＋人工海水循環加速環境 測試後，進行抗壓試驗、抗彎試驗、黏結強度試驗與表面硬度值檢測，利用上述測試環 境與試驗結果來評估不同碳纖維貼片補強之效能及碳纖維補強受損混凝土構件之耐久 性。 由試驗結果得知，碳纖維貼片可有效地補強受損混凝土試體，貼覆碳纖維貼片能增 加抗壓與抗彎強度及延展性。經環境測試後，補強後之受損混凝土試體其抗壓與抗彎強 度都沒有大幅度的減少，兩種測試環境皆未造成碳纖維補強系統與混凝土之膠結界面破 壞。半U型包覆＋化學錨栓補強後試體之抗彎強度明顯高於僅在受拉面補強試體之抗彎 強度。 關鍵字: CFRP、受損混凝土、耐久性 15 朝陽學報第十五期 一、前言 補強技術最初所使用之材料為鋼鈑 (steel plates) ，配合環氧樹脂黏結劑來使用，其主 要應用範圍包括鋼筋混凝土結構及橋樑維修等。對於鋼鈑補強研究已經發展多年，鋼鈑 無疑可以提升樑之抗彎能力，同時也增加了其勁度(stiffness)及減少其撓度及裂縫之拓 展，因此鋼鈑補強技術被認為是有效且方便之維修方法，但是鋼鈑補強技術也有數項缺 點需列入考慮， 例如因鋼鈑自重過重，在現場施工操作極為麻煩費力以及對腐蝕性非 【 】 常敏感等等，凡此皆會導致鋼鈑補強效果嚴重退化 1 。 CFRP 複合材料之優點： (1)具有高抗拉強度；(2)質量輕； (3)強度 重量比值高；/ (4) 施工容易且需要之週邊設備少且運輸與儲存方便；(5)剪裁及造型容易且連續性佳。這些 優點使得碳纖維貼片補強漸有取代鋼鈑補強技術的趨勢。 CFRP碳纖維貼片補強鋼筋混 凝土構件是藉由黏結作用產生的複合行為，只有補強後之構件能完全達到複合作用，才 可完全產生補強效益。補強後之複合材料之耐久性和原純混凝土不完全相同。複合材料 之性質取決於原來材料的本身性質及兩材料結合之效果，CFRP碳纖維貼片和鋼筋混凝 土都是工程上使用多年之產品，其材料之耐久性早已證明無礙，然而當此兩種材料以環 氧樹脂黏結後，其結合效果的耐久性，有必要進行研究加以評估。 影響結構物耐久性之主要成因包含了使用過程及環境響兩項，其中環境影響因 【 】 素具有地域性的特質，不易取得正確的研究資料 2 。本論文將針對CFRP補強受損混凝 土構件，經適當養護後進行長期與加速惡化環境之測試，探討其補強後之耐久性。 二、試驗計劃 2.1 試體規劃 本研究規劃製作混凝土圓柱 Φ15×30 ㎝抗壓試體 160個、混凝土梁 35×10×10 ㎝試 體 40個。混凝土之配比如表 1所示，要求設計強度 2500 psi ，坍度15 ㎝，空氣含量 2% 。 表1 混凝土配比 使用材料 水泥 爐石