锚固形式对碳纤维板强度测试的研究

　　钢筋混凝土的出现极大地促进了人类社会的进步。然而，由于在服役期间环境变化，自然灾害或长期载荷的作用，导致其结构性能发生退化，大量混凝土结构面临着修复与加固改造。碳纤维复合材料由于具有轻质，比强度高，耐腐蚀及耐久性优异，减震性能好，热胀系数与混凝土近似等优点，正逐步取代传统的钢筋材料，广泛用于新型加固材料领域。碳纤维板(以下简称碳板)作为碳纤维复合材料中的一种，尤其是预应力碳板，结合其自身高的抗拉强度和施加预应力的特点，能有效减少甚至消除其应变滞后的问题，同时还可减少钢筋混凝土结构的挠度变形，并能减少和封闭裂缝。

　　预应力碳板示意图

　　碳板理论抗拉强度达2800～3000MPa，对碳板良好的锚固是发挥其强度的前提，锚固效果差或锚固失效都会使碳板难以达到预期的强度，如出现脱锚，“切口效应”等现象。现如今，大量研究针对预应力碳板锚具展开：波形锚具，楔形锚具，平板锚具和sika锚具等。这些锚具针对整体宽度10cm或5cm的碳板有较好的锚固效果。在GB/T3354－2014对定向纤维增强聚合物复合材料的拉伸性能测试中，规定的纤维复合材料宽度小(12.5mm)，锚具长度短(50mm)，而锚具尺寸偏小会减弱锚固效果，因此这在一定程度上对锚具提出了更高的要求。现有的锚固形式只能解决薄碳板的锚固问题，而对厚度较大(3mm)的碳板会出现脱锚现象。

　　尖齿（上）/圆齿（下）齿纹锚示意图

　　针对以上问题，卡本开发了一种基于角度差异理论的楔形锚具，该锚具不仅能解决常规厚度(1.4mm和2.0mm)碳板的锚固问题，还能克服在使用加强片锚固3.0mm厚度碳板时出现的锚具滑脱问题。采用这种锚具锚固的碳板抗拉强度均超过2400MPa，破坏形式正常。这种类型的锚具设计为今后预应力碳板的测试提供了更多选择性，同时也为其他碳纤维加固材料，如:预应力碳纤维筋或碳纤维棒，提供了更多思路。