Page 73 - 应用声学2019年第5期

第 38 卷 第 5 期 陈育志等： BFRP 筋混凝土粘结 -滑移声发射特性研究 825

次重复试验，试件编号依次为 BFRP-01、BFRP-02
0 引言
及BFRP-03。结合PCI-2TM采集系统的特点，试验
玄武岩纤维是一种性价比高、原材料丰富且具 的相关参数设置为前置放大器 (型号：PAC-2/4/6)
带宽为 10 kHz ∼ 2.0 MHz，增益设置为 40 dB；门
有自主知识产权的新型纤维，玄武岩纤维增强树
槛值为 35 dB；采样频率为 5 MSPS；滤波器带通为
脂基复合筋 (Basalt fiber reinforced polymer bars,
BFRP筋)具有强度高、重量轻、免锈蚀、绝缘无磁等 1 kHz ∼ 3 MHz。声发射传感器是宽频传感器，工作
范围是10 kHz ∼ 1000 kHz。
优异性能，在建筑结构中有较好的应用前景 [1−3] 。
BFRP 筋与混凝土之间的粘结性能是两者共
同工作的基础。BFRP 筋与钢筋的表面形状和力学 PVCኮ
性能不同，与混凝土之间的粘结性能也有很大的差 d
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BFRP኏
异，因此钢筋混凝土粘结性能的研究成果不能简单
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直接应用于 BFRP 筋混凝土。Nanni 等 [4] 、Ehsani 200 mm
等 [5] 、Tighiouart 等 [6−7] 针对 FRP 筋种类、锚固长
图 1 试件尺寸示意图
度、直径、混凝土强度等因素对 FRP 筋混凝土粘结
Fig. 1 Geometry of bond test specimen
性能的影响进行了大量研究。薛伟辰等 [8] 、高丹盈
等 [9−10] 、王勃等 [11] 对FRP筋与混凝土的粘结性能

及机理均进行了深入研究，获得了大量重要数据和
成果。
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声发射技术被广泛用于各种类型材料损伤特
点的研究，并在储油罐、桥梁、管道等实际工程的使
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用中得到良好反馈。本文在前期钢筋混凝土粘
结 -滑 移 的 声 发 射 特 性 研 究 [12] 基 础 上 进 行 了 LVDTͯረ͜ਖ٨
BFRP 筋混凝土拔出试验，同步采集 BFRP 筋混 ҫᣒ಴౶
凝土粘结 -滑移损伤全过程中的声发射信号，分析 ܦԧ࠱͜ਖ٨
BFRP 筋混凝土粘结 -滑移的声发射特性，为研究 ត͈
BFRP筋混凝土粘结-滑移损伤提供参考依据。
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1 试验方案

1.1 试件制备 图 2 试验装置示意图
采用边长 200 mm 的立方体模具，在模具两 Fig. 2 Schematic diagram of the test
侧面开孔，用于穿过并固定 BFRP 筋，BFRP 筋直
2 结果与分析
径 18 mm。BFRP 筋与混凝土之间的粘结长度为 2
倍直径，即 36 mm，粘结范围之外采用 PVC 管将
2.1 声发射撞击数曲线
BFRP 筋与混凝土隔开，共制备了 3 个相同的试件，
为了清楚地总结 BFRP 筋混凝土粘结 -滑移
试件尺寸如图1所示。
的声发射特性，将声发射撞击数及滑移进行归
1.2 试验加载和采集方案 一化处理， 如图 3 所示。 声发射撞击数在加载
采用 MTS322 试验机进行加载，自制框架安 初期上升明显，三个试件的曲线非常相似并接
装 BFRP 筋混凝土粘结试件，将声发射传感器安 近直线，曲线拟合结果如表 1 所示。拟合方程为
装固定在试件表面中部位置，试验装置示意图如 Y =0.08+0.92X(R =0.99，X 是归一化滑移，Y 是归
2
图 2 所示。BFRP 筋与混凝土的相对滑移速率为 一化累计撞击数)，说明 BFRP 筋与混凝土粘结 -滑
0.1 mm/s，最大滑移18 mm，按照相同方案进行了3 移破坏过程是一个相对稳定的破坏过程。