鋼筋混凝土（RC）結(jié)構(gòu)的完整性與承載能力常因鋼筋腐蝕導(dǎo)致的截面損失而嚴(yán)重受損。腐蝕不僅減小鋼材有效面積，還會(huì)產(chǎn)生膨脹性產(chǎn)物導(dǎo)致混凝土保護(hù)層開裂剝落，削弱鋼筋與混凝土的粘結(jié)力。對(duì)于承受軸向壓力的關(guān)鍵構(gòu)件RC柱而言，這種損傷會(huì)大幅降低其承載力、剛度和延性，增加過(guò)早失效的風(fēng)險(xiǎn)。近年來(lái)，超高性能混凝土（UHPC）和工程水泥基復(fù)合材料（ECC）因具備優(yōu)異的抗拉強(qiáng)度和耐久性，成為現(xiàn)代建筑加固的材料。然而，現(xiàn)有研究多單獨(dú)探討表面貼植（NSM）技術(shù)或外部包裹加固法，缺乏兩者協(xié)同作用的系統(tǒng)性評(píng)估。

創(chuàng)新加固體系與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

本研究提出一種創(chuàng)新的復(fù)合加固方案：在受損RC柱內(nèi)部植入近表面安裝（NSM）的鋼棒或玻璃纖維增強(qiáng)聚合物（GFRP）棒，外部再包裹由GFRP網(wǎng)格增強(qiáng)的ECC或UHPC外包層。實(shí)驗(yàn)選取11根直徑200毫米、高850毫米的短圓形RC柱進(jìn)行軸向壓縮測(cè)試。試件分為五組：第一組為對(duì)照組，包含未受損的主柱和模擬鋼筋腐蝕的缺陷柱；第二組僅使用不同層數(shù)的GFRP網(wǎng)格增強(qiáng)ECC外包層；第三組采用NSM鋼棒配合單層或雙層GFRP網(wǎng)格增強(qiáng)的ECC外包層；第四組采用NSM鋼棒配合UHPC外包層；第五組則評(píng)估植入四根NSM GFRP棒的效果，分別搭配ECC和UHPC外包層。這種設(shè)計(jì)旨在全面揭示內(nèi)部增強(qiáng)與外部約束之間的相互作用機(jī)制。

在材料性能方面，普通混凝土（NC）抗壓強(qiáng)度為30兆帕，ECC達(dá)到62兆帕，而UHPC高達(dá)126兆帕。ECC和UHPC具有極高的流動(dòng)性和工作性，能夠確保薄層加固材料的均勻澆筑和有效粘結(jié)。實(shí)驗(yàn)通過(guò)液壓千斤頂施加軸向荷載，利用線性可變差動(dòng)變壓器（LVDT）監(jiān)測(cè)柱體的軸向和側(cè)向位移，以評(píng)估其結(jié)構(gòu)響應(yīng)。

復(fù)合加固效果顯著

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，UHPC外包層提供的約束作用優(yōu)于ECC，能帶來(lái)Zui高的承載力提升。單獨(dú)使用NSM鋼棒配合ECC外包層（第三組），可使極限承載力提高25%至32%，能量吸收能力達(dá)到缺陷柱的3.9倍。而將NSM技術(shù)與外部包裹法結(jié)合的效果Zui為顯著，特別是當(dāng)NSM GFRP棒與UHPC外包層組合時(shí)，承載力提升了49%，且能量吸收能力大幅改善。這種復(fù)合體系通過(guò)內(nèi)部增強(qiáng)和外部約束的雙重作用，有效延緩了裂縫發(fā)展，提高了柱體的延性和整體穩(wěn)定性。

失效模式分析顯示，缺陷柱在腐蝕模擬下主要發(fā)生主筋屈曲和混凝土壓碎，表現(xiàn)為脆性破壞。而經(jīng)過(guò)NSM與ECC/UHPC復(fù)合加固的試件，其破壞過(guò)程更加平緩。GFRP網(wǎng)格在外部起到了關(guān)鍵的“橋接”作用，抑制了裂縫的快速擴(kuò)展，使柱體在達(dá)到峰值荷載后仍能保持一定的承載能力，避免了突然倒塌。此外，有限元模型與實(shí)驗(yàn)結(jié)果高度吻合，驗(yàn)證了該加固方法的有效性。

參數(shù)影響與工程啟示

進(jìn)一步的參數(shù)研究表明，主筋直徑對(duì)增強(qiáng)效果有重要影響。增加鋼筋直徑可逐步提升柱體強(qiáng)度，但當(dāng)直徑過(guò)大時(shí)，額外增強(qiáng)的效率會(huì)遞減。這表明在實(shí)際工程中，需根據(jù)具體荷載和環(huán)境條件優(yōu)化加固材料的選擇和配置。例如，在腐蝕性較強(qiáng)的環(huán)境中，GFRP棒因其優(yōu)異的耐腐蝕性，比傳統(tǒng)鋼棒更具長(zhǎng)期優(yōu)勢(shì)；而在需要極高承載力的場(chǎng)景下，UHPC外包層則能提供更強(qiáng)的約束。

對(duì)于中國(guó)建材與工程行業(yè)而言，這一研究提供了極具價(jià)值的技術(shù)參考。隨著國(guó)內(nèi)大量基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)入老化維護(hù)期，高效、耐久的加固技術(shù)需求迫切。NSM結(jié)合UHPC/ECC的復(fù)合方案不僅施工便捷，且性能優(yōu)越，為中國(guó)企業(yè)在高端加固材料研發(fā)和特種工程施工領(lǐng)域提供了新的突破方向。通過(guò)本土化創(chuàng)新，中國(guó)企業(yè)有望在這一細(xì)分市場(chǎng)中占據(jù)領(lǐng)先地位，推動(dòng)行業(yè)向高性能、長(zhǎng)壽命方向發(fā)展。