碳纤维补强加固混凝土结构,浅析碳纤维在混凝土结构加固中的应用

碳纤维的分条粘贴加固的效应优于整幅粘贴;

在土木工程中,由于各个原因,常常须求对已有建筑打开维修、加固。推行评释,应用碳纤维材质对水泥结构举行加固,是一种有较高技艺含量的、全新的修建布局加固方法。本文通过深入分析碳纤维在水泥结构加固中的工夫特色及企划条件,针对粘贴碳纤维加固施工工艺进行追究,并对工程品质实行业评比价。 1 碳纤维材料在水泥结构加固中的手艺特点 高强高效。由于碳纤维材质可以的物理力学品质,在加强修补水泥结构中能够增长水泥结构及构件的承载力和延性,改良其受力品质,到达火速加固修补的指标。 施工方便,工作成效高,无湿作业,不需大型施工机械,施工私吞场合少。依照有关总计资料,同为粘贴加固工法,粘贴碳纤维质地是贴边钢板施工工作效用的4-8倍。 具备极佳的耐腐蚀质量及耐久性。试验申明,碳纤维材料加固水泥结构有可以的耐腐蚀性和耐久性,能够对抗建筑物平常蒙受的酸、碱、盐对结构物的腐蚀。 适用面广。粘贴碳纤维材质加固修补水泥结构可分布适用于各样协会类型(如建筑物、构筑物、桥梁、隧道等)、各类组织造型(如矩形、圆形、曲面结构等)、各个组织部位(如梁、板、柱、节点、拱、壳、墩等)的加固修补,且不改动结构形态,那是时下另外一种结构加固格局所不可比拟的。越发主要的是,对于部分重型桥梁桥墩、桥梁、桥板以及隧道、大型筒体及壳体结构工程等,选取旧的加强花招大致不可能施行,而利用该项加固技能都能得意扬扬化解。 施工质量易保管。由于碳纤维材料是柔性的,固然被加固的结构表面不是极其平整也基本得以高达百分之百的管用粘贴率,而粘贴钢板则很难到达百分之百的得力粘贴面,相应的检验收下标准也只须要其落成百分之八十就足以了。 碳纤维材料性能轻且薄,粘贴后每平米重量不到1.0kg,粘贴一层的薄厚仅1.0mm左右,加固修补后基本不扩展原结构自重及原构件尺寸。 2 碳纤维加固技巧的陈设标准碳纤维加固修补砼结构作为一项新能力,既有其不可比拟的长处,但也可能有其必将的适用范围和适用条件,超越此限制而盲目地采纳此才干就能够导致不安全、不合算、不客观的后果。首先,被加固结构构件的蝇头截面尺寸必须满意有关专门的工作的供给;其次,被加固构件的受压区中度、配筋率、面积配箍率、体量配箍率等仍要满足现成规范的须求;第三,供给加固后不退换原有结构的结尾破坏格局;碳纤维布的利用存在利用成效难点,一样的碳纤维布用量,分条加固作用好于整条粘贴,构件受弯承载力随碳纤维布用量的增添而升高,当碳纤维布使用层数相当少时,升高幅度相对很大,随着碳纤维布层数的充实,升高幅度相应回降;当碳纤维布用量过多时,构件破坏将由碳纤维布被拉断引起的损坏转变为砼被压碎破坏,构件延性有所减弱。 3 粘贴碳纤维加固施工工艺 3.1 工艺流程 被加固结构物表面处理→断面修复→底层表面包车型地铁涂布→不平面修整→碳纤维贴片施工→固化→表面涂装→施工品质检查 3.2 施工工序概述 水泥表面如出现表面脱落、蜂窝、腐蚀等劣化现象部位应予剔除,对非常大规模的劣质层,在剔除后用水泥砂浆举行修复。将水泥的外界用水泥角磨机管理整平,除去表面松散物、尘埃、油脂等杂物,凸出部位要磨平,转角部位要倒成≥20mm的圆角。用吹风机或立式吸尘器将水泥表面清理干净并保险干燥。用脱脂棉沾环己酮擦拭水泥表面,若有漏水现象要作止水、导水等管理,被加固结构表面管理的上下直接影响加固品质。

碳纤维压实水泥:混凝土、浅橙浆、水泥砂浆体系材质价格低廉,耐火、耐热、耐蚀质量杰出,压缩强度也高,由此在土建、海洋工程方面被多量利用。碳纤维压实水泥复合质地,在经受负荷时表面不再产生肉眼可知的差距,其拉伸强度和波折强度、盘曲韧性比不增进的高好多倍到十数倍。其耐冲击性也获得立异。

4.入眼施工工艺:

断面修复(管理不平整处):打磨水泥表面不平易的凹凸面,整平,消除阶梯状部分的落差;棱角打磨狡滑,半径十分大于20mm;

由它制作而成的构件尺寸牢固,同期还应该有着防静电性、耐磨损消耗、耐腐蚀等特性,因此这个工夫以来获得非常快发展。国外用碳纤维加强水泥的出人头地例证是:伊拉克巴格达建成的AL-Shaheecl纪念碑,在此大型建筑结构上无一不备使用了碳纤维抓牢水泥;东京(Tokyo)(Tokyo)的37层的ASportageK事务所大楼外墙装修的幕墙,由碳纤维做实暗蓝浆成立。此后日本又时有时无在巨型建筑上使用,并运用到大桥建设中。

碳纤维沿钢混构件强度不足的主筋方向配置;

5.1 适用范围:

表面管理:除掉水泥表面强度较弱的风化层、污物、脱模剂层、浮浆;

碳纤维粘贴层数不宜超越五层;对多层碳纤应思虑共同专门的职业全面的折减,碳纤层数过多将导至水泥结构的脆性破坏;

眼下工程结构加固主假设运用碳纤片材。碳纤片材:有板状和布状编物二种,碳纤布更能适应不一样结构外形的需求。碳纤布品质优劣除强度目的外,很关键的有些是对粘结剂的渗透性,和对粘结剂的消泡品质,那主要在于碳纤布的编写制定技能,某个片材未经编织或无闲暇,均会影响粘贴效果。首要的利用形式是将充满了树脂胶的碳纤维布贴合到钢混的受拉部位,如桥板的底面、梁体或桥墩的表面,并使其与水泥结合成为一体,进而达到加固结构的目标。本办法还被周围地用来隧道衬砌、建筑物的梁、柱等水泥结构的巩固补强工程。国内工程界已注意到此新兴的小圈子,各高校竞相投入在量人力和资金,创设课题组进行专项论题商讨,相应设计标准正在审查批准中。近年境内大多巩固工程已相继选取碳纤布进行加固,遍布建筑布局和铁路、公路桥梁,如圣地亚哥古代建筑筑六榕塔、华盛顿市某立交简支梁桥、某高架路预应力箱梁、某高架路墩柱、镇江市人民桥等;碳纤布加固出色的长处是加强后非常多不改造结构的外形,稍作管理则类似装修,在某五星级客栈的梁板加固中被优先选拔;但总的来讲碳纤加固本事的选拔在国内仍居于起步阶段,据有关报导,二〇一八年马尼拉全年碳纤布用量仅为数千平方米,相对于多量有待维修加固的桥梁和建筑物那是三个不行小的数字,应用前景应是很常见的。

碳纤维应贴Yu Liang的受拉区的下缘,如必要贴于梁(Yu-Liang)左侧时,宜限于55%梁高的限制,对左侧包车型地铁碳纤面积应加倍折减周全;

5.3 抗弯构件极限承载力计算的焦点假诺

钢混、预应力钢混构件抗弯加固;

贴合碳纤维布:将粘结剂涂刷在选定的区域,均匀摊铺,将成卷的碳纤维布铺到上边,边用脱泡辊子沿纤维方向碾压。在整段碳纤维布完全贴合到水泥表面之后,再用消泡辊子反复碾压,以除去纤维丝之间的氛围,使粘结剂包裹纤维丝,到达将小小浸渍在胶里的目的。然后再涂一层粘结剂。

碳纤维材质的应力应变关系:σf=Efεf 6.

混凝土柱的抗震加固;

貌似采纳环氧树脂基的高分子树脂,须要其物理力学性质杰出,具备确切的粘度、高粘结强度、高韧性,渗透性强。

貌似的话,在桥板上的加强,须要粘贴至梁腋处;

饱含底胶(primer)、树脂腻子(putty),底胶需要渗透力强,进步水泥的外部强度,促使粘结剂与混凝土的卓有成效连接;树脂腻子的效果是修复不平的粘结面,使碳纤保持与粘贴面包车型地铁全接触。

1.碳纤维布首要质量碳纤维布的格调规格:

  1. 组成树脂体系:

统一图谋时将碳纤维布按强度换算成钢筋量,依据与钢混构件抗弯总计同一地点法实行总计。合成地截面共同抵御设计 外力形成的动载荷及扩张的静载荷;

砌体的抗震加固;

纤维布互相衔接的地点采纳重叠结构,重叠部分长度为不低于10毫米。

碳纤维粘贴应有可信的原则性,锚固长度应通过计算决定,须要时可另加锚固设施;

抗剪加固时可接纳密封式、U形或侧面粘贴;纤维方向与轴线方向宜相垂直;

算算理论运用极限状态法进行承载力极限状态和例行使用终端状态的企图;

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钢混梁柱构件的抗剪加固;

5.2 一般原则:

碳纤维是现阶段世界阳春知的工程材质中比强度最高的,特别优良的是颇具非常高的抗拉强度和弹性模量。碳纤维布制作而成复合材料后的比重减弱至钢铁的四分之一,是不行轻质的材质。同期,碳纤维又是一种力学品质优异的新资料。工程用的碳纤维是以高纯度的聚乙腈(PAN)为原料经过高温碳化等特别工艺加工成非常的细的纤维丝,使一定量纤维的表面积增大相当多,更有益升高与树脂胶的组成。施工中,树脂胶丰盛步入纤维之间,将各条纤维丝完全包裹起来,造成物理性能优良的复合材质。测验表明,碳纤维的抗拉强度可达4500N/mm2以上,形成复合质感后为3500N/mm2以上,分别是一般合金结构钢的9倍和7倍左右。碳纤维复合材料的弹性模量略高于普通钢材,碳纤维材质还存有卓绝的抗腐蚀性,对空气中氯离子含量高的沿海地点的结构加固工程极其适用。

  1. 碳纤树脂粘结剂:

受拉区水泥的效用忽略不计

整平贴合面:用树脂腻子(PUTTY)刮抹在不平整的混凝土表面,以祛除全数缝隙和不平之处;

布局一般提议:

碳纤棒材:代替钢筋用于特殊建筑布局,还在商讨等第。

梁受弯后,水泥、钢筋、及碳纤应变符合平截面假定;

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