碳纤维是一种高新的材料,碳纤维技术在我国发展迅速,从而演变生成了很多碳纤维产品。碳纤维布加固是一种新型的加固技术,在建筑、构件等的加固补强上有着广泛的应用。但是不了解这种技术的人可能会有疑问:碳纤维布是怎样起到加固作用的呢?下面我们就来详细分析一下。
1.碳纤维布特点
碳纤维布施工性能优越,其抗拉强、弹性模量、延伸率、密度、浸透性、均匀度、耐腐蚀性等都符合建筑加固指标,碳纤维强度以及弹性模量都比普通建筑钢材要高、要好,加固补强1效果优越。
2.碳纤维布加固应用
碳纤维布常应用于混凝土构件的受弯加固、抗震加固以及受剪加固中,受弯加固时碳纤维的纤维方向应与受拉区的拉应力方向一致,抗震加固时应将碳纤维布封闭缠绕在柱上,受剪加固时可以采用碳纤维方向与构件纵轴垂直的方法。
3.碳纤维布在土木工程中的应用
将碳纤维短切加入新混凝土中,制成碳纤维混凝土,常用于新结构;碳纤维长丝可以用来制成棒材,可以在新混凝土中代替钢筋,常用于海洋工程结构中;加工成束状或者绳状的碳纤维布常用于大型土木工程的拉索、悬索结构。
浙江万烁建筑技术有限公司,由一批长期从事建筑施工、结构加固、特种工程的工程技术人才和管理人员组成。
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碳纤维布在桥梁加固中的应用
在桥梁加固中,必须尽可能地减少对原结构的扰动、损伤以及加固后自重的增加,同时兼顾施工操作的可行性。碳纤维布轻质高强,且施工方便的特性,在桥梁加固中可得到充分的发挥。因此碳纤维布在桥梁中,可用于主梁、墩台等承重构件中,也可在非承重构件中加固使用。
在桥梁的主梁加固中,可以将碳纤维布等效为钢筋,沿桥梁主拉应力方向粘贴碳纤维布,同时两端设置锚固段,可有效防止裂缝的生成以及提高主梁的抗弯刚度;也可粘贴在梁的侧面,发挥类似箍筋的作用机理,提高主梁抗剪承载力。碳纤维布也可用于轴心受压的墩柱加固中,可采用环向围束法,在墩柱上缠绕碳纤维布对柱体侧向变形起到约束,进而提高墩柱抗压强度。
需要注意的是,碳纤维加固不仅需要注意锚固还需要注意用量问题。首先碳纤维布强度高,用量过多会造成材料的浪费。其次碳纤维布的任意使用会降低混凝土的延性,影响受弯构件的破1坏形式,造成碳纤维布受拉破1坏转变为受弯构件上部受压区混凝土的突然压坏,受压破1坏具有突然性,危险程度较高。
事实上,虽然碳纤维布在桥梁加固中施工方便且对原结构影响小,但碍于其受力滞后的特性,在桥梁加固中难以发挥材料的高强度优势。而预应力碳板,结合预应力技术,能够充分发挥碳纤维复合材高抗拉强度、同时改变梁受力性能,为桥梁加固提供了全新的方法。预应力碳板尤其适用于大跨径桥梁的加固,正逐步得到越来越多的认可。
碳纤维材料在隧洞加固中优点十分突出,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,施工速度快1。
(3)耐腐蚀、抗渗、抗冲刷。
(4)碳纤维布糙率(0.007),低于混凝土表面糙率(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。
施工中需注意的问题
(1)粘帖碳纤维布时,必须驱除纤维丝内的空气,使碳纤维布表面平整。当出现空鼓且面积少于100cm2 时,采用针管注浆方法填实空鼓;空鼓面积超过100cm2 时,应切除后重新粘贴。
(2)碳纤维布粘贴时需搭接的,搭接长度应满足规范要求,一般应不小于10cm。
(3)粘贴碳纤维布时一定要根据碳纤维所起作用,选择正确的纤维方向。
(4)碳纤维布为导电材料,施工时应采取相应的有效保护措施。
(5)后续施工不得破1坏已经完成的碳纤维,不得靠近碳纤维焊接、烘烤。
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,且理论和实践已越来越成熟,相应计算可依据《混凝土结构加固设计规范》国标50367-2013及《碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程》(CECS146:2003)。和传统加固相比,碳纤维布加固法确实具有明显的优势和良好的经济效益,在我国结构加固工程中越来越受到青睐,已得到了广泛的应用。
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