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。在采用碳纤维增强复合材料（CFRP）对受损设施加固时，需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。

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柳本立研究员团队联合兰州交通大学，通过不同风沙磨蚀条件模拟、剪切试验与二维、三维微观形貌分析，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CFRP界面粘结性能的影响规律。

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，风沙磨蚀移除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。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持续提升，局部最大应力最高提升38.7%。

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。

该成果以Enhancement and mechanisms of interfacial bonding performance in CFRP reinforced wind-sand eroded concrete为题发表在国际工程领域期刊Composites Part B: Engineering上。兰州交通大学张凯副教授为论文第一作者，西北研究院柳本立研究员为论文通讯作者。该研究得到国家自然科学基金和甘肃省重点研发计划资助。

论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359836826001691

风沙磨蚀混凝土模拟实验过程

风沙流速为30 m/s，风沙攻角为90°，磨蚀时间为8 min时混凝土磨蚀试件的微观形貌分析：（a）运动结构重建（SfM）获得三维表面形态；（b）扫描电镜（SEM）二维表面分析

风沙流速为30 m/s，风沙攻角为30°，磨蚀时间为10 min时考虑磨蚀损伤效应的模型值与试验值结果对比：（a）界面承载力模型；（b）粘结-滑移本构模型