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預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)與碳纖維復(fù)合材料的性能與介紹

預(yù)應(yīng)力加固結(jié)構(gòu)的技術(shù)是自20世紀(jì)末開(kāi)始研究的一項(xiàng)新型補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)，在傳統(tǒng)粘貼加固技術(shù)上取得了重大突破，它能充分利用碳纖維復(fù)合材料的高抗拉強(qiáng)度，避免碳纖維過(guò)早剝離的現(xiàn)象，有效地提高結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與剛度，達(dá)到減小結(jié)構(gòu)原有裂縫寬度和限制裂縫的形成與發(fā)展的效果，顯著提高結(jié)構(gòu)的工作性能。（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。其原理與粘貼鋼板加固相似，均是在結(jié)構(gòu)的受拉側(cè)粘貼抗拉材料，以起到與結(jié)構(gòu)共同受力，增強(qiáng)配筋的作用。

預(yù)應(yīng)力加固法是采用外加預(yù)應(yīng)力鋼拉桿或型鋼撐桿對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件或整體進(jìn)行加固的方法，特點(diǎn)是通過(guò)預(yù)應(yīng)力手段強(qiáng)迫后加部分一拉桿或撐桿受力，改變?cè)Y(jié)構(gòu)內(nèi)力分布并降低原結(jié)構(gòu)應(yīng)力水平，致使一般加固結(jié)構(gòu)中所特有的應(yīng)力應(yīng)變滯后現(xiàn)象得以完全消除，因此后加部分與原結(jié)構(gòu)能較好地共同工作，結(jié)構(gòu)的總體承載能力可顯著提高。任何一種加固方法都不是,碳纖維加固與粘鋼加固是在原構(gòu)件基礎(chǔ)上進(jìn)行的，原結(jié)構(gòu)的截面尺寸、配筋、混凝土強(qiáng)度等級(jí)限制了發(fā)揮作用的程度。

1、預(yù)應(yīng)力加固碳纖維復(fù)合材料

預(yù)應(yīng)力碳纖維板彈性模量低而拉伸強(qiáng)度高，充分發(fā)揮需要1.5%以上的拉伸變形，而通常構(gòu)件的變形限制所允許的表面應(yīng)變遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于這一變形，當(dāng)加固鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)這一缺陷更加明顯，鋼筋的屈服變形僅為0.18%，即使在不考慮鋼筋初始變形的條件下鋼筋屈服時(shí)碳纖維所發(fā)揮的強(qiáng)度也不到12%，因此采用傳統(tǒng)粘貼方式進(jìn)行碳纖維加固時(shí)，碳纖維的高強(qiáng)度性能僅能被利用到很少的一部分，大部分的材料強(qiáng)度在結(jié)構(gòu)的正常使用極限狀態(tài)內(nèi)都無(wú)法正常發(fā)揮，預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)可使碳纖維板在承擔(dān)結(jié)構(gòu)傳遞的荷載應(yīng)力之前就已經(jīng)處于較高的應(yīng)力水平，預(yù)先發(fā)揮了一定的強(qiáng)度，從而實(shí)現(xiàn)了其高強(qiáng)性能的充分利用。6、涂裝根據(jù)需要可在樹(shù)脂固化后加固補(bǔ)強(qiáng)構(gòu)件表面，涂刷耐火涂層和色彩。碳纖維加固預(yù)應(yīng)力碳纖維板即碳纖維加固補(bǔ)強(qiáng)單向板材，采用碳纖維原料與良好基本樹(shù)脂，碳纖維板材具有拉伸強(qiáng)度高、耐腐蝕性、抗震性、抗沖擊性等良好性能，預(yù)應(yīng)力碳纖維板在前者已有特性上提高了結(jié)構(gòu)構(gòu)件的開(kāi)裂荷載、屈服荷載。改善使用荷載下的性能。

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(lái)說(shuō)：

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(jiàn)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(guò)使用樹(shù)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(wèn)題。而碳纖維布粘貼過(guò)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。

碳纖維增強(qiáng)技術(shù)與碳纖維板

1，拉伸強(qiáng)度大

其抗拉強(qiáng)度是普通鋼的數(shù)倍，彈性韌性優(yōu)于普通鋼，主要是由于其物理力學(xué)性能。

2，耐高溫耐腐蝕

碳纖維絲和樹(shù)脂可經(jīng)受高溫腐蝕，使碳纖維絲和樹(shù)脂可正常用于酸、堿、鹽等及惡劣天氣，內(nèi)部結(jié)構(gòu)也可得到保護(hù)。

3，質(zhì)量輕，韌性好

碳纖維的質(zhì)量非常輕，則鋼的只有五分之一，但它是鋼的強(qiáng)度幾次，但也可盤(pán)繞，便于運(yùn)輸更大的長(zhǎng)度。

4，使用方便

在使用過(guò)程中，不需要大型施工設(shè)備和專業(yè)設(shè)備。碳纖維板的使用是任意的，因?yàn)樗菀浊懈?，施工?jiǎn)單，工期短。

維布也稱為碳纖維布、碳纖維布、碳纖維編織布、碳纖維預(yù)浸料、碳纖維布、碳纖維布、碳纖維膠帶、碳纖維片(預(yù)浸料)等。廠房加固修補(bǔ)墻體一般都是粘鋼或者粘貼碳纖維布，柱子的加固方式一般也是粘鋼，或者粘貼碳纖維、包鋼，等。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(kāi)張拉機(jī)具，裁除多余的碳纖維布，將張拉機(jī)具卸除。一般受損傷較嚴(yán)重的地基或者承重柱，都采用混凝土置換的方法，使原來(lái)的破損的混凝土打掉，重新建模灌漿。房屋鑒定由專門(mén)的機(jī)構(gòu)對(duì)房屋的安全性做出科學(xué)的評(píng)價(jià)，確保居住人的生命財(cái)產(chǎn)安全。植筋加固一項(xiàng)針對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)捷、有效的連接與錨固的技術(shù)；可植入普通鋼筋，也可植入螺栓式錨筋；現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于建筑物的加固改造工程。碳纖維增強(qiáng)布是一種單向碳纖維增強(qiáng)產(chǎn)品，通常選用12K碳纖維絲編織而成。