碳纖維布在加固中的應(yīng)用!
碳纖維布加固法能夠受到廣泛地認(rèn)同,與其優(yōu)異的性能離不開(kāi)關(guān)聯(lián)。從力學(xué)性能上看,碳纖維布的抗拉強(qiáng)度能夠達(dá)到普通鋼筋的8-10倍,而重量卻遠(yuǎn)低于鋼筋,加固時(shí)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)自重的增加基本可以忽略。同時(shí)碳纖維布的抗腐蝕性、耐久性要遠(yuǎn)優(yōu)于混凝土結(jié)構(gòu),能夠有效提高結(jié)構(gòu)耐腐蝕性與耐久性,避免出現(xiàn)傳統(tǒng)方法修復(fù)后,混凝土腐蝕、耐久性降低再次出現(xiàn)的情況。
在施工方面,碳纖維布加固同樣存在較大的優(yōu)勢(shì)。碳纖維布質(zhì)軟,能適用于不同的結(jié)構(gòu)類型與形狀,加固后可以最大限度的保證構(gòu)件的原有外觀不變。碳纖維布施工無(wú)需濕作業(yè)與大型施工機(jī)械,可在不影響工廠正常生產(chǎn)的情況下施工,避免長(zhǎng)期停工引起經(jīng)濟(jì)損失。與傳統(tǒng)工藝相比碳纖維布加固法操作簡(jiǎn)單,施工效率高工期短,且質(zhì)量容易保證,已成為較成熟的施工工藝。
我國(guó)的這項(xiàng)技術(shù)起步很晚,但隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和交通事業(yè)的飛速發(fā)展,現(xiàn)有建筑中有相當(dāng)一部分由于當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)低造成歷史遺留問(wèn)題,一些建筑由于使用功能的改變,難以滿足當(dāng)前規(guī)范使用的需求,亟需進(jìn)行維修、加固。
碳纖維鋼結(jié)構(gòu)加固包括碳纖維布加固和碳纖維板加固兩種。碳纖維材料用于混凝土結(jié)構(gòu)加固修補(bǔ)的研究始于80年代美、日等發(fā)達(dá)國(guó)家。
通過(guò)配套粘結(jié)材料將碳纖維片材粘貼與構(gòu)件表面,使碳纖維片材承受拉力,并與混凝土變形協(xié)調(diào),共同受力。
纖維布具有強(qiáng)度高、重量輕、耐腐蝕和抗疲勞等優(yōu)異物理學(xué)性能,以及良好的粘合性和廣泛的適用性,用碳纖維布取代鋼板鋼結(jié)構(gòu)加固混凝土結(jié)構(gòu)是近幾年來(lái)國(guó)際上興起的一門(mén)新技術(shù)。
粘貼碳纖維鋼結(jié)構(gòu)加固技術(shù)是指采用高性能粘結(jié)劑將碳纖維布粘貼在建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件表面,使兩者共同工作,提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的(抗彎、抗剪)承載能力,由此而達(dá)到對(duì)建筑物進(jìn)行加固、補(bǔ)強(qiáng)的目的。
碳纖維增強(qiáng)聚合物是由環(huán)氧樹(shù)脂粘高抗拉強(qiáng)度的碳纖維束而成的。
使用碳纖維布鋼結(jié)構(gòu)加固改造具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn):
1、碳纖維加固技術(shù)適用于各種結(jié)構(gòu)類型、各種結(jié)構(gòu)部位的加固修補(bǔ),如梁、板、柱、屋架、橋墩、橋梁、筒體、殼體等結(jié)構(gòu),要求基層混凝土的強(qiáng)度等級(jí)不低于c15即可。
2、強(qiáng)度高(強(qiáng)度約為普通鋼材的10倍),效果好;
3、加固后能大大提高結(jié)構(gòu)的耐腐蝕性及耐久性;
4、自重輕(約200g/m2),基本不增加結(jié)構(gòu)自重及截面尺寸;
5、柔性好,易于裁剪,適用范圍廣;
6、施工簡(jiǎn)便(不需大型施工機(jī)構(gòu)及周轉(zhuǎn)材料),易于操作,經(jīng)濟(jì)性好,施工工期短。因此,碳纖維結(jié)構(gòu)加固技術(shù)在混凝土結(jié)構(gòu)方面已產(chǎn)生較大的效應(yīng)。
碳纖維布的材料性能:
1、碳纖維布的物理機(jī)械性能。高強(qiáng)度碳纖維片可以提高混凝土的抗拉強(qiáng)度,同時(shí)也提高了鋼筋的屈服荷載。采用高模量的碳纖維,構(gòu)件的承載能力將進(jìn)一步提高,同時(shí)可減少粘結(jié)碳纖維布的層數(shù),并且可以控制和減少撓度。可以有效地增加混凝土構(gòu)件的承載能力。
2、碳纖維布的耐久性能。碳纖維布按10000h加速試驗(yàn)相當(dāng)于自然條件老化,碳纖維的抗拉強(qiáng)度基本沒(méi)有降低,并且經(jīng)過(guò)2 000 h的加速老化試驗(yàn),粘結(jié)碳纖維的剝離粘結(jié)強(qiáng)度也沒(méi)有降低?;炷裂a(bǔ)強(qiáng)試件從-20℃— -50℃,3 h內(nèi)10次循環(huán)浸漬,其抗彎強(qiáng)度不發(fā)生變化。
粘結(jié)碳纖維用樹(shù)脂性能:
碳纖維是通過(guò)樹(shù)脂的粘結(jié)來(lái)達(dá)到整體作用的,因此樹(shù)脂的性能直接關(guān)系到加固的效果。目前,普遍使用的粘結(jié)樹(shù)脂一般是環(huán)氧類樹(shù)脂??傊祭w維具有:
1、高強(qiáng)高效:抗拉強(qiáng)度2500 MPa—3500 MPa,彈性模量235GPa。
2、重量輕、厚度薄:比重1.8g/㎡ ,每層厚0.1 mm~0.2 mm。
3、高耐久性:不會(huì)生銹,非常適合各種高酸、高堿、鹽等環(huán)境使用等優(yōu)點(diǎn)。