碳纤维布轻质高强、适用面广、施工方便快捷等优点不言而喻,因而碳纤维布加固法作为一种新型的、技术含量高的结构加固技术,在加固领域得到广泛应用,具有很大的推广**和社会经济效益。本文将碳纤维布加固技术与传统的几种加固技术进行了分析,并且全面阐述了碳纤维加固的优点和在工程应用中需注意的几点不足。另外,本文还将碳纤维布加固与粘钢加固进行对比换算,并提出在不同条件下选用不同加固方案。目前,钢筋混凝土结构己成为现代建筑、构筑物常用的结构形式,成为我国乃至**占主导地位的建筑结构,在我国经济建设中发挥着不可代替的作用。因此,确保钢筋混凝土结构的安全使用具有重大的现实意义。但是由于自然灾害、年久失修以及人为因素、荷载等级提高和设计规范修订等原因导致建筑结构承载力不足,影响正常使用和安全运行,须对其进行加固处理;加之一些结构工程中混凝土的质量不尽理想,致使加固维修问题较为**,己成为经济建设的沉重负担并制约了进一步的发展。加固改造具有三个**的优点:投资少、工期短、省空间,这些都会带来显著的经济效益,特别是时间和空间的节省,对工业生产和商业活动来讲,在效益方面往往起着决定性的作用。对承载力不足的工程结构进行修复加固,不仅可以使的生命及财产得到**,还可以尽可能地发挥既有结构的作用,缓解人力、物力、资金紧张的情况,使资金投到需要的地方。碳纤维增强塑料(Carbon Fiber Reinforced Plastics,下称CFRP,常以碳纤维布的形式出现),具有优异的物理力学性能、耐久性及抗腐蚀性等特点。该材料是在日本发明的,早应用于航空航天,国外早对纤维加固修复混凝土结构技术进行研究的是德国IBMB研究院和瑞士的EMPA实验室,日本、韩国和美国紧随其后,碳纤维塑料对钢筋混凝土进行修复加固在发达国家已成为一项成熟技术②。与传统加固方法比较,碳纤维增强塑料具有明显的技术优势,主要体现在③:1)强度高、延性好碳纤维布具有优异的物理力学性质,抗拉强度2500-4500MPa(是普通钢材的10倍左右),弹性模量是普通钢材的1-2倍。以其强度来提高承载力,以其高弹性模量来改善结构的延展性,从而达到加固的目的。2)耐久性和耐腐蚀性好由于其固有的化学特性,致使碳纤维布能够抵抗一般酸碱盐的腐蚀,有良好的耐腐蚀性和耐久性,而且其本身还可以起到对内部混凝土结构的保护作用,间接增加了混凝土保护层,从而达到双重效果。3)不增加构件的自重及体积碳纤维布质量轻,厚度薄,粘贴后基本不增加结构自重和尺寸,不影响建筑物的有效使用空间和外观。4)适用面广碳纤维布是一种柔性材料,可以方便地裁剪,所以这种加固技术可以广泛适用于各种结构类型(如桥梁、隧道、涵洞、烟囱等)、各种结构形状(如矩形、圆形、曲面结构等)、各种结构部位(梁、板、柱、节点、拱、壳等),且不改变结构形状及不影响结构外观,这是传统加固方法所不具有的。5)施工便捷高效碳纤维布加固,无大型机具,没有湿作业,占用场地少。施工工效高,粘贴碳纤维法是粘贴钢板施工工效的4-5倍。施工质量易保证,碳纤维预浸料轻质柔软,易贴附,即使被加固的结构表面不是非常平整,也可以保证很高的粘贴率。碳纤维布的这些特点,为建筑结构的加固提供了技术支持,决定了碳纤维加固技术具有很大的经济**和社会效益。现代建筑中,粘钢加固和碳纤维加固应用较多,此处将两种加固方法进行对比:碳纤维布轻质高强,厚度为0.111-0.167mm,抗拉强度高,为普通钢材的8-10倍,但各向异性,即抗拉强度高但抗剪强度低;施工较为简便,施工速度为粘钢的2-3倍。钢板的物理力学性能为各项同性,受力性能好;施工时需夹具和施工机具, 施工工序和施工操作性较碳纤维布复杂。下表中,我们对碳纤维布与钢板进行换算,通过分析得出:对于普通小荷载结构或构件,其补强所需面积较小,粘贴碳纤维布1-2层即可满足要求时,**选用粘贴碳纤维布加固,其经济性和施工操作性优势明显:而当结构或构件补强所需面积较大时,即粘贴碳纤维布**过2-3层时,**选用粘钢加固方案,可大幅提高结构的承载力或受力性能,并**良好的经济性。随着我国经济建设地迅猛发展,各类建筑结构的适用性和安全性被广泛关注,如何在确保安全的前提下,低投资带来高回报,成为新时代的焦点。以医院等公共建筑为例,新的医疗设备或者结构功能调整,对原有结构提出了需求,如何在短的时间内达到要求,尽可能减少对社会的损失,都值得我们认真思考。碳纤维布具有强度高、延性好、耐腐蚀和耐久性好、适用面广、施工便捷等优点,在建筑加固中具有广阔的前景。随着科技的不断进步,新的加固材料、新的加固技术,必将为建设注入新的色彩。碳纤维布越来越多的应用在建筑加固工程上,由于其出色的抗拉性、韧性,并且抗酸抗腐蚀,已成为目前主流的加固方式之一。但是目前市面上的碳纤维布生厂商实力参差不齐,对于施工质量的把握能力也是有高有低,很多碳纤维布加固工程结束后,并没有系统的检验工程质量,给日后的安全问题造成隐患。那碳纤维布施工之后应如何检测其粘贴质量呢?现在,小悍给大家讲讲碳纤维布加固后的检测步骤。一般来说,我们可以通过简单的锤击法来检测碳纤维布的粘贴质量,通过对每一寸的碳纤维布进行锤击,检测碳纤维布与混凝土之间是否存在空鼓情况,如发现空鼓,则说明碳纤维布与混凝土没有完全贴合,没用达到共同受力的目的,如空鼓面积**施工总面积的95%,则说明此次加固工程是不合格的,需要对工程进行返工。碳纤维补强对加固构筑物有着的效果,它可以限度地保留原来建筑的结构特点,不增加构筑物的重量,不改变原建筑结构的外型,施工速度快且工程造价低。碾子沟水库泄洪洞加固施工仅用时4 d,投资4 万余元便解决了安全隐患,目前,泄洪洞运行良好。修复加固具体做法是沿钢筋混凝土发电管、灌溉管的全长和全断面粘贴碳纤维布和玻璃纤维布。该工程2002 年12 月15 日开工,于2003 年1 月25 日基本完工。经过一年多运行检验,加固效果良好,工程造价比钢板衬砌加固降低了30%~40% 。碳纤维材料在隧洞加固中优点十分**,主要如下:(1)可以任意裁剪,加固各种形状(圆形或复杂曲面)的结构。(2)加固补强时不需要使用大型加固机具,工程效率高,施工速度快。(3)耐腐蚀、抗渗、抗冲刷。(4)碳纤维布糙率(0.007),**混凝土表面糙率(0.014),在加固段可以增大流量系数,提高管道的过流能力。(5)可有效封闭混凝土裂缝,从而延缓或消除裂缝的出现和扩展。(6)加固后不改变原有断面的大小和形状。(7)加固效果好,不需要进行后期维修,较为经济。碳纤维加固主要用于加固受拉、受剪、拉弯的钢筋混凝土构件,且理论已十分成熟,相应计算可依据《混凝土结构加固设计规范》GB50367-2006及《碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程》(CECS146:2003)。碳纤维材料虽然具有十分**的优点,但也要注意以下几个问题,一是进口碳纤维布产品价格比较昂贵,而国内产品的质量性能还存在着一定的问题。例如材料的匀质性较差导致受力不均,碳纤维片预浸树脂含量过高,碳纤维断丝率过高,树脂质量也欠佳,这些都影响补强质量;二是对于一些特殊构件,加固理论还不成熟。推荐点阅碳纤维布作为工程结构加固常用的纤维材料之一,目前市场上有着300g/㎡和200g/㎡两种型号,因为其克重不同其价格也有较大的差别,有的人就会问该如何选择使用哪种型号的碳纤维布进行加固施工,但是不同克重的碳纤维布仅仅只是重量不同吗?为你解读它们到底有什么不同。首先大家都知道碳纤维布是由12k小丝束碳纤维原材进行编制而成,在编织方面200g/㎡的碳纤维布使用的是24根12k碳纤维原丝进行编织,而300g/㎡的碳纤维布则是采用36根12k碳纤维原丝进行编织。与此同时其厚度也有所不同,200g/㎡的碳纤维布其设计厚度为0.111mm,然而300g/㎡的碳纤维布其设计厚度则是0.167mm。由于克重的不同,则证明了每平方米碳纤维布种碳纤维的有限含量不同,其力学性质会有着明显的差异。大家都知道标准中对与碳纤维布的力学性能有着明确的要求,对于高强I级的单向碳纤维布来说其抗拉强度应不小于3400MPa,即就是说市场上的碳纤维布都应该满足标准中这个基本要求才算合格,才能大量应用于加固工程当中。200g/㎡克重的碳纤维布其抗拉强度已达到3600MPa~4000MPa,然而300g/㎡克重碳纤维布的抗拉强度较是达到了3800MPa~4300MPa的高度。1、按照设计要求裁剪碳纤维布,裁剪的数量应保证在当天用完,避免浪费。并妥善保管裁剪好的碳纤维布。2、碳纤维布要做好防潮处理,存放、运输、施工过程中都应避免碳布的弯折。3、碳纤维布配套树脂应密封储存,远离火源,避免阳光直接照射和有高温源的地方。4、碳纤维为导电纤维,施工过程中应避免与电源接触,以免发生触电事故。粘贴碳纤维布时,操作人员必须穿工作服,戴好防护口罩和防护手套。5、树脂的配制和使用场所,应保持通风良好。6、在现场施工的工作人员应采取相应的有效保护措施。碳纤维布加固补强混凝土梁板时,截面的平均应变仍符合平截面假定原则,在计算分析中,可将其做为一个基本假定。根据平截面假定,碳纤维的应变应略大于钢筋应变,为简化计算,可以近似认为碳纤维的拉应变等于钢筋拉应变,按照拉力相等的原则,可将碳纤维布的面积转化为等效钢筋面积,然后根据钢筋混凝土单筋矩形截面受弯构件的正截面承载力设计公式进行计算。总的来说粘贴碳纤维布加固法是一种简单便捷的加固方法,但是它也不是**的,在规范中明确指出,粘贴碳纤维布加固法在提高构件承载力的时候,多只能提高其承载力的40%,所以在实际工程中应根据实际情况选则合理的加固方法,才能达到加固补强的真正目的!碳纤维布加固在混凝土修补体现了很多的影响力,不仅能够使CFRP高强特性得到提早表现,还在二次受力之前就有较大的应变,然后有效减小乃至消除CFRP片材应变滞后的景象,到达非常好的加固效果。预应力发生的反向弯矩,可抵消一部分初始荷载的影响,进步运用期间的承载力,使构件华夏有裂缝宽度减小乃至闭合,并约束新裂缝的呈现,然后进步构件的刚度,减小原构件的挠度,改进运用期间的功能。碳纤维的变形=初始变形+荷载致使的变形,而对应这两部分变形的胶粘剂剪切变形又别离散布于构件的两头和跨中区域,使得胶粘剂的剪切变形散布较为均匀,可有效防止粘结损坏。(1)化学功能稳定。碳纤维对温度具有**的适应性,对酸性、碱性,盐也有**抗性,并且抗紫外线和防水等方面功能也比较好。(2)具有较高的强度。比重仅为钢材的四分之一,它的碳纤维拉伸强度却为钢材的7~10倍,在对钢筋混凝土构造进行加固补强过程中,碳纤维布强度高、模量优良的物理功能能够得到较好的使用,然后能够进步构造及构件的承载力和延性。(3)施工简略。用碳纤维加固不需求大型东西,占用施工场地少,并且不必湿作业,现场运用时根据尺度需求能够选用剪刀或刀片裁剪,其施工工效是张贴钢板工效的4~8倍。(4)适用范围广。碳纤维布能够根据需求恣意裁剪,不只不改变构造形状,并且不影响构造外观,所以被广泛使用于不相同构造类型。在20世纪80年代初,日本人就敞开了碳纤维技能在加固技能中的使用,专门研讨开展修正加固新技能,把碳纤维布像贴钢板相同贴到混凝土上。机构组织协调,制造商们研发资料,工程公司进行运用研讨,迅速地将这门技能运用到工程实践中。1991年,瑞士首要进行桥梁碳纤维加固试验研讨,并在同年7月成功用于伊桥的加固工程。1995年神户大地震后日本的碳纤维加固混凝土技能迅速开展。到1997年,英国至少有30座桥梁选用了碳纤维加固。*GangaRao等进行了三面包裹碳纤维片材加固钢筋混凝土梁的抗弯试验和耐久性试验。结果表明:张贴碳纤维的混凝土试件在温度、湿度、气候的改变和化学腐蚀下能够坚持**的作业功能,梁的极限强度和刚度都有进步,进步程度和碳纤维的张贴量有关,有损害试件用碳纤维加固后强度和刚度功能与无损害试件加固的相似。*Malek对受剪加固梁中FPR承担的剪力的核算进行了理论剖析,评论了各种参数对受剪承载力的核算办法,评论了各种参数对受剪承载力的影响,并提简化核算公式。*H.Ichinalsu选用不相同类型的CFRP对板加固进行试验理论研讨剖析。结果表明:加固时的张贴资料能够以网格的方式,只要净距离<200mm,板的裂缝与CFRP的相对位置对受力功能无直接影响;单向的CFRP比CFRP织物容易张贴,作业量较少。*Saadatmalnesh等进行了钢筋混凝土梁张贴玻璃纤维板加固的试验,结果表明加固后的梁,尤其是低配筋梁抗弯强度进步、裂缝宽度削减,试件的延性有所下降,以为在进行加固时挑选好胶黏剂的耐性和张贴面非常重要。
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