风沙磨蚀对CFRP加固混凝土界面粘结性能影响研究获新进展

记者3月2日从中国科学院西北生态环境资源研究院干旱区生态安全与可持续发展全国重点实验室获悉，该所柳本立研究员团队与兰州交通大学合作，通过风沙模拟、剪切试验与微观形貌分析，量化了磨蚀后混凝土试件表面粗糙度，揭示了风沙磨蚀对混凝土与碳纤维增强复合材料（CFRP）界面粘结性能的影响规律。该成果发表在国际期刊《复合材料B：工程》上。

混凝土基础设施在使用过程中常因环境侵蚀、荷载疲劳等因素导致结构性能持续退化，在沙漠地区，风沙磨蚀作用进一步加剧其表面损伤。柳本立告诉记者，在采用CFRP对受损设施加固时，需要考虑风沙侵蚀形成的非均匀表面损伤对界面粘结性能的影响，但传统研究多针对平整CFRP-混凝土界面的理想化条件，难以真实反映沙漠环境下的加固效果。

研究结果表明，风沙磨蚀增加了混凝土表面的粗糙度，提升了CFRP-混凝土的界面极限承载力，相较于未磨试件，最高提升可达31%。当磨蚀时间为8分钟时，CFRP-风沙磨蚀混凝土试件的界面粘结性能达到最优，其峰值应变、局部最大应力和有效粘结长度分别提升了22%、28%和15.9%。

机制分析表明，风沙磨蚀剥离了混凝土表层的水泥浆体并形成锚固坑，为胶粘剂提供了机械咬合力。

兰州交通大学土木工程学院副教授张凯介绍，随着风沙攻角由30°增长到120°，锚固坑由楔形向反向楔形转变，试件的界面粘结性能逐渐增强，局部最大应力最高提升38.7%。此外，研究还建立了考虑磨蚀损伤效应的界面承载力及粘结—滑移本构模型，为沙漠环境下受损混凝土结构的评估与加固设计提供了科学依据。