玻璃纤维筋与混凝土的粘结强度如何提升？表面处理工艺（如喷砂、缠绕）有何影响？

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发表时间: 2025/6/12 15:46:47

玻璃纤维筋与混凝土粘结强度的提升方法及表面处理工艺影响解析

一、提升粘结强度的核心方法

1. 表面处理工艺优化

• 机理：在筋材表面附着细砂，形成粗糙面，增强摩擦力。

• 效果：粘砂处理可提升粘结强度15%-25%，但需严格控制砂粒附着均匀性。

• 机理：用纤维束螺旋缠绕筋材，形成横肋结构，与混凝土产生机械咬合作用。

• 效果：缠绕GFRP筋的粘结强度比螺纹筋高40%-60%，且动态荷载下稳定性更优。

• 机理：通过高压喷砂在玻璃纤维筋表面形成凹凸纹理，增加与混凝土的接触面积，提升机械咬合力。

• 效果：试验表明，喷砂处理可使粘结强度提高20%-30%，尤其在UHPC（超高性能混凝土）中效果更显著。

• 喷砂处理：

• 缠绕处理（螺旋肋）：

• 粘砂处理：

2. 材料与配合比优化

• 高性能粘结剂：选用改性环氧树脂等高粘度、高弹性粘结剂，可提升粘结强度30%以上。

• 混凝土强度提升：UHPC抗压强度每提高10 MPa，粘结强度可增加5%-8%。

• 保护层厚度增加：相对保护层厚度（c/db）每增加0.1，粘结强度提升10%-15%。

3. 施工工艺改进

• 锚固长度控制：建议最小锚固长度为20倍筋材直径，以确保断裂破坏而非拔出破坏。

• 接触质量保障：避免粘结剂涂抹不均或气泡残留，可通过真空辅助灌注工艺提升接触密实度。

4. 环境因素控制

• 温湿度管理：施工时环境温度控制在15-30℃，湿度低于80%，以减少粘结剂固化缺陷。

二、表面处理工艺对粘结强度的影响机制

三、工程应用建议

1. 高耐久性需求场景（如海洋平台）：

• 优先选用喷砂处理+UHPC组合，利用喷砂的粗糙界面与UHPC的高强度实现协同增强。

2. 动态荷载场景（如桥梁、抗震结构）：

• 采用缠绕处理GFRP筋，其横肋结构可有效抵抗循环荷载下的粘结退化。

3. 成本控制场景：

• 粘砂处理结合普通混凝土，通过经济性表面处理满足基本粘结要求。

四、研究前沿与挑战

• 变异性控制：当前粘结强度试验数据离散性达15%-25%，需通过统计区间预测方法优化设计。

• 本构模型完善：现有模型（如CMR模型）对粘结-滑移下降段描述不足，需结合数字图像相关（DIC）技术进行精细化研究。

• 长期性能评估：需开展加速老化试验（如盐雾循环、冻融循环），验证表面处理工艺的耐久性。

通过上述方法与工艺优化，玻璃纤维筋与混凝土的粘结强度可提升至钢筋的80%-90%，为FRP-混凝土复合结构在极端环境下的推广提供关键技术支撑。