使用碳纖維複合材料加固的四大優點

  隨著我國既有建築使用適用年齡的增長、所處環境的不斷惡化,出現病害帶「病」服役的建築結構也越來越多了起來屢見不鮮。為了建築結構的安全,防止建築事故的發生,就必須對發生病害的結構及時進行及時檢測和加固。因此,加固行業成為一個新方向,得到了越來越高的重視程度引起了業內人士廣泛關注,加固行業的發展也越來越迅速得以迅速發展,新型的加固材料和工法不斷湧現結構加固的方法也越來越多了起來。

  各結構加固方法可以分為兩類:直接加固以及間接堅固。直接加固包括增大截面加固法、粘貼纖維複合材加固法等,間接加固包括體外預應力加固法、預應力碳纖為複合板加固法等。直接加固中的粘貼碳纖維複合材加固法,作為一種高效率、低成本的先進結構修復方法,自從20世紀80年代以來,就已經在土木工程中得到了很大的重視並進行了廣泛的研究與應用。

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  其粘貼纖維複合材加固方法中最為常用的是碳纖維布、碳纖維板(以下稱碳纖維材料)與傳統加固方法相比,碳纖維複合材料加固具有很多明顯的優勢,例如:

  1)碳纖維材料自重輕,力學性能優越,強度高,還具有優越的耐腐蝕性能。對原有結構損傷小,不破壞原有結構的整體性。

  2)碳纖維加固施工方法便捷,成本低效率高,現場施工無需大型機械設備,修復時間短,狹小空間亦可施工。

  2)碳纖維材料具有可成形性,對於複雜曲面結構、異性結構,例如隧道有著特別的極大優勢。

  3)碳纖維材料本身對酸、鹼、鹽具有很高的耐腐蝕性能。

  4)碳纖維加固施工方法便捷,成本低效率高,現場施工無需大型機械設備,修復時間短,狹小空間亦可施工。

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  看似如此「萬能」的碳纖維複合材料在結構加固領域所向披靡、戰無不勝,但在很多項目中,它也會處於毫無用武之處的境地,卡本今天就和大家來探討一下。

  首先,碳纖維材料加固對於加固的原結構強度是有一定要求的。碳纖維材料加固方法對於素混凝土構件是不適用的,同時也不適用於縱向受拉鋼筋一側配筋率小於0.2%的構件加固。除此之外,原結構的混凝土的強度等級需要經過現場實測確定,測定出的混凝土的強度等級不得低於C15,混凝土的表面正拉粘結強度不得低於1.5MPa。

  

  第二,使用碳纖維材料進行加固,對原結構的受力狀態也有要求。碳纖維材料的抗拉強度、彈性模量均比鋼筋高,同時也能夠與混凝土整體結合共同受力。然而碳纖維材料質軟,抗壓強度較低,因此,碳纖維材料適用於鋼筋混凝土受彎、軸心受壓、大偏心受壓及受拉構件的加固,例如梁、柱。而對於受壓結構來說,例如牆體,則收效甚微。

  第三,對於長期處於高溫、高濕、侵蝕等結構下的混凝土結構,若要採用碳纖維材料進行加固施工時,需特別注意要採用相應的防護設施並且採用專門特製的膠粘結劑,施工時也要注意有專門的需要按照規範的施工流程進行操作工藝。

  最後,碳纖維材料能夠與混凝土結構形成整體,很大程度上依託於膠粘劑。碳纖維材料所使用的浸漬膠對混凝土有很強的粘結作用,然而對於鋼結構來說,應採用以鋼為基材的配套膠粘劑進行施工,否則加固效果將會就要大打折扣。

  

  碳纖維複合材料的應用範圍,是取決於材料特性和強度進行確定的,而不是以人為意志的「萬能」使用以上四點告訴我們,粘貼纖維加固方法也不是萬能的。針對不同的結構構件,我們應結合材料特性,該靈活運用到適合的情形下運用不同的方法,才能來達到最佳的加固效果。

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