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碳纖維加固工程
碳纖維加固被使用在混凝土結(jié)構(gòu)加固修補(bǔ)中源于20世紀(jì)80年代的日、美發(fā)達(dá)國家。這項(xiàng)技術(shù)出現(xiàn)在我國比較晚,直到90年代有關(guān)部門才開始碳纖維加固技術(shù)的研究和使用。但就目前來說的話,隨著我國的交通事業(yè)和經(jīng)濟(jì)建設(shè)飛速發(fā)展,加固技術(shù)也是飛速發(fā)展并且日趨的走向成熟,這其中除了碳纖維加固還有粘鋼加固、玻璃加固等一系列加固技術(shù)。碳纖維加固和粘鋼加固在工程中都是比較重要的加固施工方案,兩者各有其優(yōu)點(diǎn),在很多的工程中都要用到這兩種方案。
碳纖維加固其原理用專業(yè)術(shù)語講就是將抗拉強(qiáng)度極高的碳纖維用環(huán)氧樹脂預(yù)浸成為復(fù)合增強(qiáng)材料,用環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑沿受拉方向或垂直于裂縫方向粘貼在要補(bǔ)強(qiáng)的結(jié)構(gòu)上,形成一個新的復(fù)合體,使增強(qiáng)粘貼材料與原有鋼筋混凝土共同受力增大結(jié)構(gòu)的抗裂或抗剪能力,提高結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度、抗裂性和延伸性。
簡單點(diǎn)說就是用同一方向排列的纖織物,在常溫狹隘用環(huán)氧樹脂膠粘貼于混泥土結(jié)構(gòu)表面,使二者作為一個新的整體,共同受力,是一種非常簡單且優(yōu)良的加固補(bǔ)強(qiáng)方法。
隨著材料科學(xué)的發(fā)展,纖維材料于土木工程中的應(yīng)用成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn),纖維材料中的碳纖維用于加固補(bǔ)強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)有著其自身的技術(shù)優(yōu)勢:
1、高強(qiáng)(可以充分的利用其高強(qiáng)度、高模量的特點(diǎn)來提高結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的承載力和延性,改善受力性能,達(dá)到加固的目的)。
2、耐腐蝕性及耐久性(碳纖維材料化學(xué)性質(zhì)十分穩(wěn)定,不與酸堿鹽等化學(xué)物質(zhì)反應(yīng))。
3、基本不增加結(jié)構(gòu)尺寸及自重(與傳統(tǒng)的粘鋼加固不同,碳纖維質(zhì)輕而薄,所以碳纖維加固可以在不增加構(gòu)件荷載前提下完成設(shè)計及使用的需要)。
4、使用面廣(碳纖維是一種柔性材料,質(zhì)輕而薄,且可以任意裁剪)。
5、便于施工(節(jié)省空間,施工簡便,不需要現(xiàn)場固定設(shè)施,主要機(jī)具只需要砂輪切割機(jī)、角磨機(jī)、滾刷等,一般在2~4臺即可滿足工程要求)。
6、不受原結(jié)構(gòu)形狀限制
因?yàn)橐陨咸攸c(diǎn),碳素纖維作為劃時代的補(bǔ)強(qiáng)材料,而備受青睞和關(guān)注。
碳纖維材料對于建筑工程的加固維修主要就是對其的抗彎加固,即碳纖維材料與鋼筋混凝土共同承擔(dān)荷載,從而提高建筑物的承載能力。其次就是對于建筑工程的抗剪加固,即用碳纖維材料約束混凝土,從而減少混凝土在剪力作用下出現(xiàn)裂縫以達(dá)到提高抗剪強(qiáng)度的作用。另外還有就是對于建筑物的抗壓加固,即利用碳纖維材料本身的特性來約束建筑物混凝土的徑向變形,從而提高混凝土的抗壓強(qiáng)度。將碳纖維材料與建筑材料結(jié)合,可以有效地提高建筑材料的抗彎、抗剪和承載能力,碳纖維和建筑材料可形成整體受力結(jié)構(gòu),碳纖維的存在有效分散了載荷
碳纖維的加固原理
提高建筑材料延性。碳纖維材料在使用過程中往往是粘貼在構(gòu)件之上,此時碳纖維對于構(gòu)件形成約束作用,在受到外力作用時,碳纖維和混凝土材料可以協(xié)同對抗外界作用力,提高了建筑材料的耐壓能力,有效地延緩構(gòu)件達(dá)到破壞所用的時間,改善建筑整體的抗震能力。
碳纖維建筑加固施工注意事項(xiàng)碳纖維在施工過程中需要考慮的參數(shù)較多,要求嚴(yán)格控制各項(xiàng)數(shù)據(jù)的相關(guān)要求。應(yīng)該注意以下幾點(diǎn):
(1) 碳纖維片材的實(shí)際粘貼面積需要大于設(shè)計面積,偏差不應(yīng)超過 10 mm。
(2) 在碳纖維加固混凝土施工過程中強(qiáng)度等級應(yīng)大于 C15,施工溫度大于 5 ℃。
(3) 在轉(zhuǎn)角處,由于碳纖維的彎折會導(dǎo)致碳纖維的損壞,因此轉(zhuǎn)角處的施工需要進(jìn)行磨圓處理。
(4) 碳纖維片材與混凝土之間的黏結(jié)質(zhì)量可用小錘輕輕敲擊或手壓碳纖維片材表面的方法來檢查,總有效黏結(jié)面積不應(yīng)低于95%。
(5) 由于碳纖維為高導(dǎo)電材料,施工中遠(yuǎn)離電氣設(shè)備。