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預(yù)應(yīng)力碳纖維布加固原理

1、預(yù)應(yīng)力碳纖維布加固方法

預(yù)應(yīng)力纖維布加固系統(tǒng)由三部分組成：錨具、碳纖維布、碳纖維膠。其工作原理是將纖維布張拉至設(shè)計(jì)值，用粘結(jié)材料將其粘貼到混凝土板梁的受拉面，使其與混凝土結(jié)構(gòu)共同受力利用碳纖維材料良好的抗拉強(qiáng)度，達(dá)到增強(qiáng)構(gòu)件承載能力及強(qiáng)度的目的。

2、預(yù)應(yīng)力碳纖維布施工工藝

（1）施工準(zhǔn)備：在加固表面按照設(shè)計(jì)施工放樣，準(zhǔn)確確定預(yù)應(yīng)力碳纖維布和兩端錨具位置。放樣采取鋼尺定位，根據(jù)支座位子確定實(shí)際鉆孔以及混凝土清理位置。

（2）混凝土粘貼表面處理：橋梁鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期直接暴露在頭一定濕度的空氣中，在粘貼碳纖維布加固施工中，需打鑿掉脆化疏松層，提高粘結(jié)力。（4）安裝錨具支座與預(yù)應(yīng)力碳纖維布：將錨固板安裝至張拉板上，調(diào)整張拉鋼板，使碳纖維布的縱向軸線通過錨具中線，以保證碳纖維布截面內(nèi)力分布均勻。對(duì)混凝土粘貼面的脆化疏松層，應(yīng)采用硬質(zhì)金剛石磨輪打磨掉且完全露出新面，并用鋼絲刷清楚輸送浮層。為了保證預(yù)應(yīng)力碳纖維布與混凝土之間的設(shè)計(jì)間隙，實(shí)現(xiàn)碳纖維布受力張拉時(shí)平直均衡無阻礙，對(duì)混凝土高凸面應(yīng)采用金剛石打磨片打磨，對(duì)混凝土低凹面應(yīng)采用環(huán)氧修補(bǔ)膠修補(bǔ)。假如粘貼時(shí)混凝土濕度較大，對(duì)混凝土粘貼面尚須進(jìn)行人工干燥處理。

（3）鉆植膠錨螺栓：施工放線次啊要鋼筋探測(cè)儀標(biāo)定螺栓鉆孔位置，假如遇到鋼筋需移位，應(yīng)通知技術(shù)人員記錄編號(hào)，并安排現(xiàn)場(chǎng)修整支座板安裝孔。6、涂裝根據(jù)需要可在樹脂固化后加固補(bǔ)強(qiáng)構(gòu)件表面，涂刷耐火涂層和色彩。采用電錘鉆孔時(shí)應(yīng)保證鉆孔中心線與混凝土梁面垂直，鉆孔中心位置偏差不超過3mm。采用化學(xué)膠管或植筋膠植入螺栓時(shí)，應(yīng)保證孔內(nèi)膠液飽滿且螺栓垂直于梁面。

（4）安裝錨具支座與預(yù)應(yīng)力碳纖維布：將錨固板安裝至張拉板上，調(diào)整張拉鋼板，使碳纖維布的縱向軸線通過錨具中線，以保證碳纖維布截面內(nèi)力分布均勻。安裝時(shí)應(yīng)輕拿輕放，盡量不要使碳纖維板受到碰撞，以免損壞碳纖維板。待調(diào)整好平整度后，將碳纖維布的兩端固定在錨固板上，取下另一段的錨固板，放置在干凈的塑料布上，以便于在梁上涂刷浸漬膠。將配置好的浸漬膠均勻涂刷在構(gòu)件的粘貼面，應(yīng)保證涂刷厚度均勻。

（5）張拉預(yù)應(yīng)力碳纖維布與壓緊條安裝：將錨固板安裝在構(gòu)件的另一端的張拉板上，軸承壓在錨固板上，安裝千斤頂并調(diào)整處于水平位置，加壓張拉至設(shè)計(jì)張拉應(yīng)力值的15%，刻錄錨具張拉移動(dòng)起始線。加壓張拉至設(shè)計(jì)張拉應(yīng)力值的30%，檢測(cè)錨行程位移是否對(duì)應(yīng)預(yù)張拉時(shí)的刻錄線。但實(shí)際加固施工中為了方便施工，一般采用纖維方向與構(gòu)件縱軸垂直的方法進(jìn)行加固處理。分段加壓張拉至設(shè)計(jì)張拉應(yīng)力值的50%、70%、90%、，檢測(cè)錨具行程位移是否滿足理論伸長(zhǎng)量的要求，按規(guī)范要求張拉端錨具行程位移與理論伸長(zhǎng)量誤差應(yīng)不大于±6%。加壓或減壓時(shí)，千斤頂行程速度應(yīng)控制在20mm/分鐘以內(nèi)，嚴(yán)禁快速?zèng)_、放千斤頂行程。所有張拉都應(yīng)在碳布膠適用期內(nèi)完成。當(dāng)張拉應(yīng)力值和張拉端錨具行程位移滿足要求后，將拉桿上面的鎖固螺栓扭緊到位，使錨固端的碳纖維布與混凝土梁表面緊密結(jié)合，停頓5分鐘沒有其他異常情況后在碳纖維布表面再刷一層浸漬膠，使碳纖維布完全被樹脂浸潤(rùn)，并用刷子沿纖維方向擠壓，除去碳纖維下面的水泡。隨后在錨固區(qū)域粘貼附加錨固U型箍或壓條，壓緊條安裝時(shí)需與混凝土面保持1cm左右的縫隙以防止剝離破壞，之后拆除千斤頂和錨具張拉支架。

（6）固化養(yǎng)護(hù)與拆卸夾具：應(yīng)碳纖維布在施工環(huán)境溫度和材料特性合理控制固化時(shí)間，當(dāng)施工環(huán)境溫度低于25℃時(shí)，固化時(shí)間相對(duì)延長(zhǎng)。多層粘貼時(shí)，待碳纖維布表面膠液達(dá)到指干立即進(jìn)行下一層施工，若延誤一小時(shí)，必須等12小時(shí)后在施工。在浸漬膠凝固后，檢查碳纖維布的粘貼質(zhì)量，在構(gòu)件上覆蓋一層塑料薄膜，養(yǎng)護(hù)后松開張拉機(jī)具，裁除多余的碳纖維布，將張拉機(jī)具卸除。

碳纖維板加固的優(yōu)勢(shì)

碳纖維板受力效果好

《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》明確規(guī)定一級(jí)碳纖維布和碳纖維板在重要構(gòu)件中的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值分別為1600MPa、1150MPa，我們以10cm寬300g碳布和1.2厚碳板為例來說：

10cm碳布計(jì)算的拉力為1600*100*0.167（300g碳布厚度）=26720N。

10cm碳板計(jì)算的拉力為1150*100*1.2=138000N。

從計(jì)算結(jié)果我們可以看出粘貼一層相同寬度1.2mm厚的碳板是粘貼一層300g碳布所能承受拉力的5倍多。

強(qiáng)度利用率良好

上面我們提到一級(jí)碳布在重要構(gòu)件中抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為1600MPa，一級(jí)碳板在重要構(gòu)件中抗拉強(qiáng)度為1150MPa，而一級(jí)碳纖維布的極限抗拉強(qiáng)度和一級(jí)碳板的極限抗拉強(qiáng)度分別為3400MPa、2400MPa。

根據(jù)以上數(shù)據(jù)我們可以分別計(jì)算出他們的強(qiáng)度利用率：

碳布強(qiáng)度利用率：

1600/3400=47.1%

碳板強(qiáng)度利用率：

1150/2400=47.9%

可見碳板相比于碳布的強(qiáng)度利用率不落于下風(fēng)。

粘貼碳板質(zhì)量更好控制

碳板是碳纖維原絲通過使用樹脂浸潤(rùn)硬化形成碳纖維板材，本身材質(zhì)較硬，在抹膠時(shí)膠層控制好，粘貼時(shí)把壓力控制好，粘貼效果就不會(huì)出現(xiàn)問題。而碳纖維布粘貼過程中，會(huì)出現(xiàn)一系列例如翹邊、鼓包的通病。并且碳布粘貼相比于碳板粘貼基面要求要更高一些。

碳纖維板加固與碳纖維布加固相比的優(yōu)勢(shì)是什么

碳纖維板加固的優(yōu)勢(shì)：

1、碳纖維板與碳纖維布相比較更適合于磚混結(jié)構(gòu)墻體的加固。

2、施工方便，施工質(zhì)量易于保證。

3、一層1.2mm的厚板相當(dāng)于10層碳纖維布的作用。

4、碳纖維板比碳纖維布更易于保持纖維順直，更有利于碳纖維發(fā)揮作用。

5、碳纖維板材更適合用于采用預(yù)應(yīng)力加固方式方法，更能充分發(fā)揮碳纖維強(qiáng)度特別高的作用。

碳纖維板加固的特性：

1、施工便捷，施工質(zhì)量易保證。

2、良好的耐久性和腐蝕性。

3、高強(qiáng)。

4、重量輕，柔韌性好。