纤维增强聚合物复合材料（FRP）具有优良的物理力学性能以及化学稳定性，FRP材料已越来越多地运用到修复加固混凝土结构中^[1-3]。FRP复合材料修复加固混凝土的形式有多种，用FRP片材粘贴加固的方式较为常见。但FRP片材修复加固梁板时，其延性有可能无法满足要求^[4-6]。Spadea.G等^[6]测试了CFRP片材加固混凝土梁的破坏情况，当混凝土梁的受载情况达到极限承载力而发生破坏时，粘贴于混凝土梁底部的CFRP层突然剥离混凝土面。结果显示，粘贴CFRP片材加固的混凝土梁的极限承载力虽然提高了50%，但其受载破坏时的挠度仅为未加固混凝土梁的25%，明显表现出CFRP片材加固混凝土梁延性不足的缺点。此外，用FRP片材加固大跨度混凝土构件时，还存在FRP片材搭接锚固的问题，形成薄弱区^[7]，FRP片材与混凝土的粘结性也会下降而发生粘结失效^[8]。喷射纤维增强聚合物复合材料（SFRP）可以很好的解决上述混凝土修复加固的问题^[3,8-10]。SFRP是通过喷射枪将FRP混合浆体整体喷射到结构表面，能够很好地形成整体。诸多研究表明^[2,11]，SFRP较粘贴FRP片材等方式具有更为优良的修复加固效果。

本文综述了FRP复合材料应用于喷射修复加固的研究情况，较为全面地介绍了制备SFRP的材料组分及其特性，FRP材料的喷射修复工艺。由于SFRP与混凝土界面的粘结性极大地影响其修复加固效果，本文也阐述了SFRP-混凝土界面耐久性降低的机理。同时，介绍了SFRP应用于混凝土梁、柱以及砌体结构的修复加固的研究情况。

1  原材料

1.1  SFRP材料组分

SFRP复合材料的基本原材料包括纤维、树脂、催化剂、表面粘结剂以及溶剂。树脂作为基体，具有良好的耐热性和耐化学腐蚀性，在纤维增强复合材料种起到固定纤维的位置，并提供纤维之间有效传递外荷载的路径和粘结介质作用，使FRP具有良好的整体性；环氧树脂、聚氨酯树脂和乙烯基树脂为常用的树脂类型^[2]，乙烯基树脂凝结硬化快^[12]。纤维起加强作用，常用的纤维主要有：碳纤维(CFRP)、玻璃纤维（GFRP）、芳纶纤维（AFRP）、玄武岩纤维（BFRP）。催化剂即加快FRP凝胶固化形成整体，其掺量一般在1%~3%（与树脂用量的比值）之间，环境温度越高用量越少^[1]，在20℃常温环境下，FRP在15min左右开始凝胶，有足够的时间使喷射FRP整体密实，同时能够保证FRP在1h内能够具有流动性，以确保正常喷射施工，常用的催化剂为过氧化丁酮。表面粘结剂的作用是增强FRP与混凝土界面的粘结能力，常用的几类粘结剂主要有：树脂底漆^[1-2]、氧化锡^[1]和饱和剂^[1]，树脂底漆可作为良好的粘结层，具有增强FRP与混凝土基体粘结能力的作用^[1-2,13]。溶剂的使用是为了使树脂在喷射枪中不会发生凝结硬化，便于清洁喷射装置，常用的溶剂为丙酮^[2]。

1.2  SFRP原材料特性

根据纤维种类的不同，SFRP材料分成了不同的种类，目前主要的几种FRP材料为玻璃纤维增强聚合物复合材料（GFRP）、碳纤维增强聚合物复合材料（CFRP）、芳纶纤维增强聚合物复合材料（AFRP）以及玄武岩纤维增强聚合物复合材料（BFRP）。

玻璃纤维具有良好的物理力学性能，强度和弹性模量高、抗冲击性能好，比强度高、耐化学腐蚀（C-glass）、耐潮湿（E-glass）以及绝缘性好，与各类树脂基体良好浸润、共同工作，并且其生产工艺成熟、价格低廉，经济性好^[1,14-15]。但玻璃纤维易脆断、抗拉强度遇水降低，致使在恒荷载作用下易发生断裂^[1,14-15]。碳纤维有着强度高、弹性模量高、耐高温、耐酸耐碱、疲劳强度高和绝热等优势，但其劣势也很明显，其抗冲击能力差，具有较好的导电性，能与诸多金属材料发生快速反应，生产成本高，对生产质量控制要求高^[1,16]，主要以聚丙烯腈碳纤维为主。芳纶纤维属于合成有机聚合物纤维的一种，重量最轻，比强度是所有加强纤维中最大的，同时，它还具有良好的耐磨、耐化学腐蚀、耐高温和抗冲击等性能。但芳纶纤维也有着抗压强度低、遇紫外线易老化以及难加工等缺点^[17]。玄武岩纤维增强复合材料是一种新型的材料，玄武岩纤维由玄武岩经熔融处理加工生产而得，玄武岩可细碎成小颗粒使之能够形成玄武岩纤维，在玄武岩生产过程中无需添加任何添加剂，降低了生产成本。玄武岩纤维拉伸强度高，断裂延伸率好，优于碳纤维，力学性能优异，耐酸碱、耐低温和高温，绝热、绝缘、隔音，抗氧化、抗辐射、抗老化、防火阻燃，且与树脂的浸润性极佳；但其比重较大（2.6~2.8），纤维较脆^[14,18-19]。四种纤维的基本特性如表1所示。

表1  常用SFRP纤维的基本特性对比

总体而言，GFRP材料的经济性优于CFRP材料，但后者能够取得更好拉伸强度和刚度，因此，对于高强CFRP材料，树脂的用量可以减少，这有可能提高CFRP材料整体的经济性^[20-21]。对于树脂基体，从耐久性的角度来说，环氧树脂效果最好，其次为不饱和聚酯树脂，最后为乙烯基树脂^[2]。

2  施工工艺

2.1  表面处理工艺

混凝土表面处理是为了清除软弱层，使混凝土表面更加粗糙，使FRP与混凝土咬合加强；清除混凝土表面的油渍、灰尘及其他附着物，以使混凝土与FRP紧密粘结。为此，混凝土表面的处理包括钢丝刷刷毛、打磨、砂-水复合体冲洗、喷水冲洗、气锤冲击以及球磨等几种方式。

Boyd^[2]、Soleimani^[1,22]和Lee^[10,11]等人在各自的研究中均采用砂-水复合体冲洗混凝土梁表面的方式对进行喷射预处理，而Soleimani^[23]在在另一项研究中，使用了气锤冲击的方式，QuedeerHussain等^[24]则使用了锤子凿毛的方式。Boyd^[2]指出气锤冲击和球磨工艺虽然可以使混凝土表面获得更粗糙的效果，但会导致SFRP与混凝土表面在微裂缝处粘结性能下降和产生应力集中。Ha等^[25]对钢丝刷刷毛和砂-水复合体冲洗两种方式的处理效果进行了试验研究，采用了两种处理方式：对于混凝土粗糙面，用砂-水复合体进行冲洗，使细骨料暴露出来；对于混凝土光滑面，用钢丝刷刷净，无需暴露细骨料。结果表明，两种方式均能够很好的处理混凝土表面，在砂-水复合体处理方式下获得的SFRP与混凝土粘结拉伸强度略微高于钢丝刷处理方式。

此外，表面粘结剂施于混凝土表面是必不可少的步骤。Ha^[25]等对此进行了试验，采用树脂作为表面粘结剂施加于混凝土表面，同时与进行表面粘结剂处理的混凝土试件进行对比。通过扫描电镜观察FRP与混凝土的粘结界面发现，表面粘结剂处理过的试件，FRP与混凝土界面状况良好，而未处理的试件界面易出现孔洞，且粘结面拉伸试验显示未经表面粘结剂处理的界面拉伸强度显著更低。

2.2  喷射工艺

喷射装置由三个基本部分组成：树脂泵、催化剂泵以及喷射枪。在环境温度较低的情况下，应额外配置加热器用以加热树脂，防止过冷凝结。

SFRP施工工艺可概括如下：首先选择适当表面处理方式对待喷的结构表面进行处理。喷射前，在结构表面刷一层表明粘结剂。树脂和催化剂分装于不同的容器，并通过树脂泵和催化剂泵分别压入不同的管道，在喷射枪中混合为浆体喷射出来。一般情况下，催化剂的掺入量在0.8%~3%之间，掺入量与温度成反比。在喷枪喷嘴的上方有一个喷射纱切断器，切断器内有一个装有5个等间距刀片的滚轮，通过滚轮的转动，刀片将预先安装好的长纤维束切成短切纤维。通过调整滚轮的松紧程度和改变刀片的数量可调节短切纤维的长度，其值在8~48mm之间，短切纤维以粗砂的形式喷射。由喷枪喷出的高压混合树脂将短切纤维均匀混合到混合浆体中，一同喷射到结构表面。当喷射到一定厚度时，用压辊将喷射到结构表面的FRP层内部的空气泡挤出压实，并尽量平整到同一厚度。当喷射的FRP厚度太厚时，需要对此进行分层喷射。

3  SFRP-混凝土粘结界面耐久性

事实上，SFRP-混凝土粘结界面的耐久性研究还相当缺乏。作为修复加固材料，SFRP与混凝土界面上的失效行为是尤应受到关注，SFRP-混凝土界面的粘结特性直接关系到混凝土结构构件的修复或加固效果。在此主要关注两个问题：其一，SFRP-混凝土界面剥离破坏的力学机制；其二，SFRP-混凝土界面的粘结失效机理，也即耐久性问题。

3.1  SFRP-混凝土界面剥离力学机制

SFRP修复加固钢筋混凝土梁的破坏模式如图1所示，裂缝的开展部位可能始于受弯钢筋的混凝土界面层、混凝土基体、混凝土-FRP粘结剂界面、FRP粘结剂层、FRP粘结剂-FRP粘结界面以及FRP层^[26]。Ha S.K^[27]等对SFRP与混凝土界面间的剥离破坏进行了研究，SFRP-混凝土界面初始裂缝的开展是导致剥离破坏的重要因素。Buyukozturk等^[26]则指出荷载作用下FRP-混凝土加固体的剥离破坏多数发生于混凝土基体。但同时需要注意的是，暴露于自然环境下，如冻融循环、干湿循环和酸碱性液体等环境，FRP与混凝土的界面耐久性的下降将是导致加固体剥离破坏的重要因素^[26]。

FRP与混凝土粘结剥落是一个复杂的过程，导致粘结剥落破坏的因素可能是施工工艺、强度、材料、环境以及与荷载有关的因素等。当混凝土结构处于较差的拉伸条件和受载情况时，裂缝则会不可避免地产生，混凝土内部形成了不连续区。当水分渗透到这些区域时，树脂的性能将不可避免的下降，从而加快了界面的粘结剥落破坏^[28]。

图1  修复加固钢筋混凝土梁的破坏情况^[26]

在拉力作用下，SFRP-混凝土加固体界面的破坏模式有三种情况^[25]。第一种情况下，粘结面破坏，破坏面处于FRP与混凝土粘结面，FRP从混凝土表面整体剥落。第二种情况为混凝土基体破坏，破坏面处于混凝土基体内部，为理想的破坏形式。最后一种情况为FRP粘结层与混凝土共同破坏，FRP粘结表面与混凝土均遭到破坏，破坏形式介于以上两种形式之间。如图2所示。

图2  SFRP-混凝土界面拉伸破坏模式^[25]

FRP加固混凝土的粘结剥落破坏发生于高应力集中区，这与结构面不连续性和裂缝有关，由应力集中引起的初始剥落开展路径与材料自身的特性和粘结面的断裂特性紧密相关^[26]。试验和计算结果均表明，在恒荷载作用下，FRP与混凝土粘结界面的高剪应力区发生于FRP端部^[29-30]。Hamed^[32]等的研究表明，高剪应力也发生于FRP带边缘，FRP加固钢筋混凝土梁在冲击荷载作用下，FRP与粘结剂界面的剪应力最大值和粘结剂与混凝土界面的剪应力最大值均出现在FRP带边缘附近，但两者剪应力最大值产生的位置并不在同一处。

3.2  SFRP-混凝土界面耐久性

需要指出的是，针对SFRP-混凝土界面耐久性的研究相对缺乏，但考虑到FRP-混凝土界面的形式与其有一定相似之处，故在此也有针对性地涉及。研究^[2]显示，FRP加固层剪切强度的损失并非由底漆树脂层的强度下降导致，FRP与树脂底漆层之间的粘结性能下降才是造成这一结果的原因。而界面粘结性能的降低与其耐久性有很大关系。

Ha^[25]等研究了表面处理方式、水饱和程度以及树脂底漆对喷射FRP对不同混凝土表面层粘结性能的影响，结果表明，用砂水复合体冲洗混凝土表面比用钢丝刷刷毛的效果更佳，水饱和条件下，两者的粘结强度分别为3.0MPa和2.3MPa；过高的含水率显著地降低了FRP与混凝土的粘结效果；刷有树脂底漆的粘结能力明显优于未刷树脂底漆的，但在水饱和条件下未能达到3.6~4.0MPa粘结强度要求，而在干燥环境下，其粘结强度最高且达到要求，在无底漆涂刷时，容易在混凝土与FRP粘结出形成孔洞。由此可知，混凝土表面处理方式影响着SFRP-混凝土界面的耐久性。

温湿环境被认为是一个较差的结构服役环境，其对环氧树脂有着不利的影响^[28]。Dolan等^[31]对12种不同服役环境下CFRP-混凝土界面的粘结性做了系统的研究，包括湿度、温度、碱性环境、氯离子环境、紫外线、疲劳损伤、升温水浴、干湿环境、潮汐侵蚀、长期荷载作用以及60℃的高压温湿环境。试件在上述环境下养护18个月，研究结果表明，升温水浴环境和高湿度的升温环境对FRP-混凝土的界面的粘结性能影响最大。

由此可见，温度和湿度是影响SFRP-混凝土界面耐久性的重要因素。从更为细观的角度解释，当使用的树脂材料为环氧树脂时，由于胺固化环氧树脂的微观结构与混凝土相似，内部含有传输和储存水分的纳米孔隙网格，平衡吸水率取决于树脂的极性，可达7%^[33]。温度上升能够影响吸水率，由于热膨胀增大了树脂内部的空隙，这部分增大的空隙增加了水分吸收，其吸水率与温度有直接关系^[33]。水分的吸收将导致树脂软化和玻璃化温度下降。由吸收的水分引起的树脂膨胀将引起内部应力，此部分应力将影响纤维与与树脂基体的界面粘结，最终导致开裂和纤维分离^[28]。树脂与混凝土界面处的水分降低了树脂与混凝土基体之间的咬合力，也导致了粘结性能的下降^[31]。同时，由于混凝土与树脂的热膨胀系数存在一个数量级的差异，这也进一步导致了粘结力的下降^[28]。

4  工程应用

4.1  SFRP加固混凝土梁

4.1.1  破坏模式

梁的破坏模式显然与施加的荷载作用情况有直接关系，在恒荷载、冲击荷载和周期荷载作用下，经FRP喷射修复加固的钢筋混凝土梁的破坏模式不尽相同。研究^[2]表明，FRP修复加固钢筋混凝土梁的破坏模式可能有以下几种方式：钢筋混凝土梁顶部受压区的受压破坏、混凝土剪切破坏、拉应力区的钢筋受拉破坏、混凝土剪裂缝处FRP分层破坏、混凝土表面不均引起的FRP分层破坏、粘结剂粘性失效、FRP-粘结剂界面粘结失效以及混凝土-粘结剂界面粘结失效。但总的来说，在恒荷载作用下，钢筋混凝土梁倾向于弯曲破坏；而在冲击荷载作用下，混凝土梁倾向于脆性破坏^[21]。

目前，针对钢筋SFRP修复加固混凝土梁的试验研究已有不少，现将Boyd等的研究结果总结于表1中进行对比，以说明SFRP修复加固钢筋混凝土梁常见的破坏模式。由表1可知，对于仅侧面和仅底面进行SFRP加固的混凝土梁，其破坏形式多为FRP剥落破坏，而当混凝土梁按梁侧和梁底以及梁侧、梁底和梁顶喷射加固时，表现出更接近延性破坏的形式。

表2  SFRP 修复加固钢筋混凝土梁性能提升及破坏模式

4.1.2  修复效果影响因素

大量的研究结果表明，SFRP材料修复加固的钢筋混凝土梁可显著提升受载能力和耗能能力^[1-2,22,12]。不考虑环境条件和施工质量的差异，影响SFRP修复加固钢筋混凝土梁的因素主要有FRP的喷射位置（即混凝土梁的加固位置）、FRP材料喷射厚度、纤维长度、纤维种类以及纤维掺量等几个方面^[2,10]。

对钢筋混凝土梁进行受力分析可知，将FRP喷射于梁的两侧可增强梁的抗剪能力，实现抗剪加固；FRP喷射于梁底面可增强梁的抗弯能力，实现梁的抗弯加固。钢筋混凝土梁加固方式有图2所示的五种方案。方案A和E分别在梁侧和梁底进行FRP喷射加固，分别为纯抗剪加固和纯抗弯加固；而方案B和方案C分别在梁侧、梁顶和梁侧、梁底进行FRP喷射加固；方案D对混凝土梁的四个侧面均进行喷射加固。A.J Boyd^[2]对SFRP修复加固钢筋混凝土梁进行抗弯试验研究时仅考虑A、B、C、D四种加固方案。结果显示，将FRP喷涂与混凝土梁的两侧对其刚度并无影响，但方案B和C的结果显示，将FRP同时喷涂于梁的两侧和梁顶面或梁底面均有助于提高混凝土梁的刚度，效果相当；方案B和C对刚度的提升效果虽相近，但方案C对混凝土梁极限强度和耗能能力的提高较之于方案B具有显著的优势；但方案D的结果也显示了，与方案B和C相比，将梁两侧、顶面和底面进行喷涂并无助于进一步提高混凝土梁的刚度和极限强度，梁的顶面和底面喷涂FRP并不产生刚度和强度叠加增强效果，但将混凝土梁的两侧、顶面以及底面同时喷涂FRP能够显著提升混凝土梁的耗能能力。

图3 喷射位置

Boyd^[2]对SFRP修复加固钢筋混凝土梁进行抗剪试验研究时，弯曲试验结果显示，对于未预损的混凝土梁，采用方案E、C、D进行修复，梁的刚度分别提高了26%、81%和104%，极限强度分别提高了37%、116%和265%。而混凝土梁的破坏形式分别为GFRP粘结破坏、混凝土梁上部受压区受压破坏和GFRP体拉伸断裂破坏。根据耗能曲线，各修复方法均能提高梁的耗能能力，方案C和方案D下，混凝土梁的耗能能力显著提升。

钢筋混凝土梁的底面和两个侧面均喷射FRP材料进行修复加固时，其抗剪的加固效果显著高于仅在梁侧面进行加固的方式^[4,22,35,34]。

为了探究SFRP喷射厚度对钢筋混凝土梁修复加固效果的影响，Lee^[10]等测试了两种不同FRP喷射厚度（3.2mm和6.4mm）下钢筋混凝土梁的屈服荷载、极限荷载和耗能能力，结果显示3.2mm和6.4mm下其值分别提高了17%、51%、15%和45%、100%、63%，较厚的FRP喷射厚度表现出修复加固效果。相近的结果同样出现在Boyd^[2]的研究中，随着FRP厚度的增加，混凝土梁的抗剪刚度、抗剪强度和耗能能力都将增大，尤其是耗能能力，提升幅度明显。高瑞的研究^[14]结果显示，7cm的喷射BFRP加固层可以是震损T形梁板的极限位移和延性几乎恢复到震损前的水平。由此可知，FRP的喷射厚度的增加能明显提升混凝土梁的受荷能力和耗能能力^[10,35]。喷射厚度大的情况下，钢筋混凝土梁的破坏方式更接近延性破坏。而根据Tang等^[4]和Soleimani等^[23]的研究，在冲击荷载作用下，经三面加固的混凝土梁的破坏模式为剪切破坏、混凝土梁的上表面的压碎破坏和FRP层的开裂分层同时发生，增加SFRP的厚度有助于提升钢筋混凝土梁的抗剪承载力；而对于两侧面喷射FRP的情况下，在混凝土梁的剪裂缝处并未发生SFRP的断裂破坏；基本可以表明，此情况下，SFRP厚度的增加并无助于提升钢筋混凝土梁的抗剪承载力。

考虑到纤维长度的影响， Boyd^[2]的研究显示在纤维长度为8mm、16mm、24mm和48mm情况下，随着纤维长度的的增加，混凝土梁的抗剪刚度、抗剪强度以及耗能能力增大，纤维长度对混凝土梁耗能能力的影响最为显著。Lee^[10]等的研究同样表明在一定范围内，纤维长度越长，钢筋混凝土梁的受载能力和耗能能力提升越明显，同时指出纤维长度为23mm是一个较为理想的值，此时混凝土梁的受载能力和耗能能力均可提升到最大值^[10]。

从纤维含量的角度考虑，一定程度地提高纤维含量可提升钢筋混凝土梁的受载能力和耗能能力^[10,11]，但根据Lee^[11等的研究]当纤维含量增加到一定程度上后，对进一步提升混凝土梁的受载能力和耗能能力的作用并不显著增强，纤维含量大约为30%时能够使钢筋混凝土梁获得较好的延性和耗能能力^[10]。

纤维种类的影响。根据Zhao^[8]等的研究测试，CFRP的弹性模量、抗拉强度均优于GFRP和BFRP，而就断裂伸长率而言，这三种FRP材料的性能相当。由于玻璃纤维比探碳纤维更脆，CFRP的修复和加固效果均优于GFRP，钢筋混凝土梁的受载能力和耗能能力在CFRP修复加固的情况下能获得更好的效果^[10]。

除了以上几个主要因素，Lee^[7]还对SFRP加固混凝土梁时的锚固能力进行了研究，分别对锚固深度为5mm，锚固宽度为100mm、200mm和非锚固SFRP加固素混凝土梁进行三点弯曲试验，测试了试件的屈服荷载、极限荷载以及耗能值。结果显示，SFRP能够显著提高混凝土梁的承载能力和耗能能力，非锚固的SFRP加固梁的极限承载力和耗能值高于SFRP锚固梁，这表明了用SFRP加固混凝土梁时无需进行额外的锚固。对于树脂类型的影响，ZhaoYan^[8]等的研究还表明，就拉伸性能而言聚乙烯树脂作为基体的SFRP比不饱和聚酯树脂的效果更优。Lee K.S ^[12]等将环氧树脂和乙烯基树脂混合使用作为基体材料以降低FRP在喷射枪中的粘性，获得了较好的工作性。

4.2  SFRP加固混凝土柱

目前，SFRP在国内外的研究应用主要集中于修复加固混凝土梁，少有将其应用在修复加固钢筋混凝土框架柱的研究。国内武汉理工大学的谷倩教授课题组对此进行了相关的研究，主要集中于SFRP修复加固震损钢筋混凝土框架柱。

谷倩^[36]等用BFRP和混杂BFRP-CFRP两种FRP复合材料加固钢筋混凝土框架柱，研究各自的抗震性能。进行拉伸试验显示，GFRP试样为明显的脆性破坏，树脂和纤维均被拉断，而BFRP试样、CFRP-BFRP混杂试样破坏时为完全断开，树脂被拉断，而纤维仍有拉结，此现象表明，玻璃纤维与树脂基体的协同工作性能最优。纤维体积率越大，喷射BFRP复合材料的拉伸强度和弹性模量越高，断裂伸长率越小。结构震损程度越严重，加固后越难恢复其承载力设计值，但喷射加固能够显著提高震损柱的延性和耗能能力，震损严重的钢筋混凝土柱经喷射加固后已恢复了其原承载力的90%左右。相似的结果出现在谷倩^[37]等的另一项研究中，其研究了混杂BF/CFRP对不同震损情况的钢筋混凝土框架柱的修复加固效果，地震损至纵筋屈服的框架柱采用喷射混杂BF-CFRP加固后，其承载力基本可以恢复到震损前框架柱的极限承载力，延性和耗能能力均有一定提高。而对震损至极限破坏的框架柱，采用混在BF-CFRP加固后，其极限承载力、延性及耗能能力均未恢复到震损前的水平，特别是耗能能力降低。彭雨佳^[38]对混杂BF/CFRP材料对震损混凝土框架柱进行修复加固的研究也得到了相似的结论。

对于SFRP加固混凝土框架柱的效果的影响因素，谷倩^[36]等考虑了喷射加固层厚度、框架柱预损程度、玄武岩纤维和碳纤维的混杂比等的影响。试验结果表明，喷射厚度的增加能够改善框架柱的承载能力和变形能力，喷射7.0mm厚的FRP加固层交喷射4.5mm后加固层试件的延性系数和耗能系数分别提高了5.3%和33.6%。而框架柱的预损程度越严重，越难通过FRP喷射加固回复其承载力，但喷射FRP对加固震损柱的延性和耗能能力效果显著，能够有效地防止地震中结构的整体倒塌和余震的进一步损伤。对于纤维混杂比的影响，将碳纤维小比例地混杂在玄武岩纤维中，能够显著提高框架柱的耗能能力和变形能力。而对轴压比，试验结果显示，随着轴压比的增大，框架柱的延性变形能力和耗能能力均呈现下降的趋势。

4.3  SFRP加固砌体结构

目前，将SFRP应用于修复加固砌体结构的研究鲜有报道，国内武汉理工大学谷倩教授课题组对此开展了较多的研究^[39-44]，而国外Shaheen和Shrive也开展了一定的研究工作^[3]。

Shaheen^[3]等用GFRP材料加固砌体柱，研究其在轴心荷载和偏心荷载作用下的加固效果，试验结果表明喷射GFRP加固砌体柱能够显著提升其应变能力，但对轴心抗压承载力的提高作用不明显，而其对砌体柱的偏心受压承载力还能导致小幅降低，但却能够提升偏心受压柱的应变能力。张智^[39]等将GFRP喷射于砌体柱上，对其抗压承载力进行分析，试验结果表明喷射GFRP能够显著提高砌体柱的抗压承载力，其轴心受压能力最高可提升92.2%，其偏心受压能力最高可提升194.5%。谷倩^[36]等的研究结果与之相近。

张智^[39]等的研究表明，FRP喷射厚度能够显著地影响砌体柱的抗压承载力，但承载力的提高幅度与FRP喷射厚度不成正向的线性比例关系，厚度超过4mm后，试件的极限承载力随着厚度的增加存在下降的趋势。谷倩^[41]等将喷射GFRP与碳纤维网对开门洞无筋砌体墙的抗震加固效果进行了对比，在低周水平往复荷载作用下，喷射GFRP加固方式下的砌体墙试件的抗剪承载力、抗震性能均优于碳纤维网加固方式。张智^[43]等还对SFRP砌体墙加固效果的影响因素进行了一定的研究，结果表明，与加固砌体柱相似，FRP喷射厚度越厚，墙体的耗能能力越高；对于纤维长度，其越短，砌体墙的承载能力提高幅度越大，但长纤维却对提高墙体的变形能力更为有利。

5  结语

SFRP已在建筑结构、桥梁结构加固上进行了应用，总的来说，将SFRP修复加固技术应用到实际工程的规模还相对较小。进一步的推广应用还有待于对SFRP复合材料自身性能、加固设计以及制备技术等方面进行更为深入的研究。

具体而言，其一，SFRP耐久性问题尤应受到关注。SFRP-混凝土修复加固体的工作性能很大程度上取决于FRP与混凝土之间的粘结性，粘结性问题容易导致修复体或加固体发生破坏失效，这主要归结为耐久性的问题。温湿条件、酸碱性溶液的侵蚀、极寒或高温环境、冻融循环、干湿循环等因素均有可能影响SFRP的耐久性，SFRP-混凝土界面或发生粘结失效。更深入的相关研究还有待于进一步开展。

其二，SFRP加固设计应朝着标准化、规范化的方向发展。已有的研究已初步定性地说明了SFRP修复加固钢筋混凝土梁和柱的影响因素和不同荷载作用下的破坏模式，但经SFRP修复加固的钢筋混凝土梁柱在不同荷载作用下的破坏失效模型还未完全建立。SFRP加固设计的理论体系需在此基础上建立，这对工程设计人员具有指导意义。

此外，SFRP制备技术应建立系统的应用体系。SFRP的配合比设计是绝大多数已有的相关研究尚未进行说明的，不同工况应用场景下各组分的具体掺量配比要求尚不可知。建立可行的SFRP制备技术体系对其进一步的推广应用具有重要意义。

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2021(01)

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