朱玉 王志洪 王晟光 唐光旭
辽宁科技大学 土木工程学院 114051
摘要 随着社会经济的发展，建筑行业也在飞快的进步中，同时人们对建筑行业的要求也在不断的发生转变。为了能够进一步提高建筑物的稳定性，在进行建筑物的维修与加固改造工作时，使用到的技术与材料都在不断地更新。同时建筑物的维修加固改造技术与材料也在不断地被开发出来，通过一定的研究，使得这些建筑加固技术愈发的成熟，但是与国外先进的技术相比，国内的加固维修体系还是存在一定的缺陷，因此我们需要参考国外先进的技术，进一步对国内的技术进行创新。所以本文将对CFRP与钢材料的粘结性进行研究，讨论其是否能够适用于建筑物的维护加固与改造工作中。
关键字： CFRP；钢材；粘结性能
前言
在现阶段的大型建筑物中，例如一些工厂的厂房经常使用钢材来完成建设，但是钢结构在实际的使用过程中极易出现腐蚀的问题，因此就需要加大对损伤的钢材料进行加固与修复，强化钢结构的稳定性。但是在传统的钢材加固技术仅仅只是将坏损的地方进行焊接，或是将断裂的地方进行栓接，起到暂时的稳固作用，根本没有解决钢结构坏损的根本原有。因此我们就需要对钢材的加固技术的研究，探讨使用新型材料创新技术的可行性。而本文则是对CFRP与钢材的粘结性能进行实验与分析，通过设置不同的试件，研究CFRP的层数是否会对钢材加固技术带来影响，进一步完善碳纤维材料钢材加固技术。
一、钢材料与CFRP之间的粘结性研究现状
使用碳纤维布进一步地加固钢材，在钢材到达屈服状态之前，这两种材料都能很好地共同工作。但是当钢材达到屈服状态之后，碳纤维的应变能力增长就会变缓。
分析我国现阶段有的研究报告，在《粘贴碳纤维布加固钢构件受拉承载力试验研究》中，作者通过实际的实验研究了钢材与CFRP的拉荷载情况，在实验中，主要是将是否粘贴了碳纤维布的钢材作为变量，研究二者的不同，通过分析比对得到以下的结果：首先对于没有粘贴碳纤维布的钢材受到的拉荷载的应变曲线可以分为四个阶段，也就是线性、屈服、强化与颈缩。在粘贴了碳纤维布的钢材受到的拉荷载之后，会在一定的荷载值下发生了断裂，在试件断裂之前，试件的受力可以分为两个阶段，一为时间屈服前的阶段，在这阶段中，试件受到的荷载应变曲线出现线性的增长，同时增长情况与为粘贴碳纤维布的试件情况基本保持一致；在第二个阶段中，也就是试件在屈服状态之后，荷载与应变的曲线变缓，但是增长率却又变快，使得贴碳纤维布被拉断，试件找到破坏。因此在此篇文章中，作者得出的结论就是试件能够承受的荷载极限会随着贴碳纤维布粘贴的面积发生变化。虽然作者在文章中有分析碳纤维布与钢材的荷载极限之间的关系，但是并未考虑到碳纤维布的厚度是否也会影响到钢材的荷载极限，因此部分的理论并未完整，还需要他人通过实验进行补充。
二、钢材料与CFRP之间的粘结强度实验
现阶段碳纤维加固技术被逐渐的使用在建筑物的维护与加固工作当中，针对碳纤维加固混凝土和钢筋混凝土结构的研究已经相对成熟，但是关于碳纤维加固钢结构或是加固土木结构相关的只是理论并未充足，相关的实验也是较为浅显的实验。但是碳纤维加固技术一定会成为未来的主要施工技术，因此进行碳纤维加固钢材料技术的研究是非常必要的。
我国现阶段钢材产量在不断地提升，越来越多的设施都会使用到钢材，同时一些大型的工程都会采用钢结构作为基本结构。并且钢材料在日常使用的时候，质量轻、强度高、跨越能力强，被桥梁建筑工程管饭的使用。但是受到碳纤维材料的影响，钢材的性质就会出现改变，然后在这部分的而研究并未很多，因此就需要针对这二者之间的关系加以研究分析。
在本次的实验中，主要研究碳纤维加固钢材的性质，从而进行CFRP钢管混凝土轴拉的实验，在实验中如何能让CFRP和钢材同时承受拉力，一直以来都是实验研究人员最为关注的问题。如果把作动器与钢试件连接，则cfrp不能和钢材同时承受拉力，拉力由钢管通过CFRP与钢管的粘结力传递给CFRP材料，如果二者受力剥离则实验加载模式与轴拉的受力性质不符，因此有必要研究钢材与CFRP粘结后受力性能。
（一）项目内容：
在实验中主要研究的是钢材料在粘贴上碳纤维布后的受力拉伸直到拉断所受应力的变化及其应变曲线的详细情况，并分析钢构件与碳纤维之间的相互作用以及试件的破坏机理。
在实验中需要对钢材的外部的单侧或双侧粘贴1层、2层、3层的CFRP ，之后再进行钢材受拉试验，研究三组试件的承载力以及变形关系，对比粘贴不同层数CFRP的钢材拉伸试验上述量值之间的关系，研究CFRP黏贴层数的差别对承载力的影响。
（二）研究方法：
在本实验首先选取低碳钢材作为基础实验材料，实验前需要对试样进行外观检查，进行原始数据的记录。之后分别使用粘结剂对钢材粘贴1层、2层与3层碳纤维布，粘贴时可以选择进行单侧粘贴或双侧粘贴。并在粘贴好碳纤维布的钢材上粘贴应变片，之后再进行拉伸实验。
实验时需要观察材料受拉情况与现象，同时观察试件上的碳纤维布与钢材分离的时刻各种数据，记录最后碳纤维布断裂的应变情况。之后根据实验数据绘制出应力与应变的关系图，找到曲线转折点，分析三个试件的碳纤维布断裂差异以及材料其他机械性能的变化情况。
三、实验的意义
此次实验不同于以往其他的钢材料上粘贴碳纤维面积的研究，在本实验中主要研究了钢材料上粘贴碳纤维层数对材料所受荷载的影响。通过本次的研究对实际施工时能得到最优的粘贴碳纤维的钢材料有很大帮助，同时还可以结合钢材料所需荷的载来粘贴适当的碳纤维层数，从而以达到节约经济的目的。
四、结束语
综上所诉，在进行碳纤维材料对钢材料的影响实验时，不能只研究钢材与碳纤维材料面积之间的关系。还应该拓宽思维，进一步研究碳纤维材料的厚度是否会也能影响到钢材的各种性能。同时根据得到的实验数据，进一步绘制出相关的变化图示，得出具有依据的结论。同时，本次实验才可以为实际的施工带来更多的启发，当施工过程中遇到无法扩大碳纤维材料与钢材料的接触面积时，就可以选择加厚碳纤维材料的厚度，进一步加强钢材料的各种性能，促进碳纤维钢结构加固技术的开发与创新，推动建筑行业的发展。
参考文献
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基金项目:辽宁科技大学大学生创新创业计划专项经费资助项目(项目编号: X202010146558）。
作者简介:朱玉(2000- )，女，辽宁省大连市，本科。
研究方向:土木工程