大連東麗進口碳纖維布碳纖維復(fù)合材料的優(yōu)良性能
碳纖維復(fù)合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,簡稱CFRP)加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)是一種新型,、高效的結(jié)構(gòu)加固技術(shù),。工程中采用的碳纖維加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)是利用樹脂膠結(jié)材料,將碳纖維材料粘貼于混凝土結(jié)構(gòu)表面,,以達到結(jié)構(gòu)加固補強及改善結(jié)構(gòu)受力性能的目的,。
與傳統(tǒng)的加固方法相比,碳纖維加固技術(shù)具有以下的優(yōu)良性能[1].
(1)高強度高彈性模量,。碳纖維的強度高,,極限抗拉強度約為鋼材的10 倍,彈性模量和鋼材相近,。因此,,在加固修補混凝土結(jié)構(gòu)中可以充分利用其高強度、高彈性模量的特點來提高混凝土結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的承載力和延性,改善其受力性能,,達到加固修補的目的,。
(2)抗腐蝕能力強、耐久性好,。碳纖維材料化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,,不與酸、堿,、鹽等化學(xué)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng),,因而碳纖維加固后的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具有良好的抗腐蝕性和耐久性,解決了其他加固方法所遇到的化學(xué)腐蝕問題,;同時也免去了粘鋼加固所需的定期防銹維護,,節(jié)省維護費用。
(3)熱膨脹系數(shù)小,。碳纖維材料的熱膨脹系數(shù)非常小,,其在纖維方向的熱膨脹系數(shù)幾乎等于零,這一特性是目前其他任何材料*的,,垂直于纖維方向的熱膨脹系數(shù)雖然比較大,,但各向同性制品與其它材料相比又zui小。
(4)施工簡便,,工作效率高,。碳纖維布加固不需要大型施工機械和重型設(shè)備,施工占用場地少,,無濕作業(yè),,碳纖維布柔性好,可以根據(jù)設(shè)計尺寸用剪刀或刀片將其任意裁剪,,操作簡單,施工速度快,。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計,,粘貼碳纖維的加固工效是粘貼鋼板加固工效的4~8 倍。
(5)施工質(zhì)量易于保證,。碳纖維布是柔性材料,,即使被加固構(gòu)件的表面不是非常平整,經(jīng)過修補后,,有效粘貼率可達到95%以上,。
(6)對結(jié)構(gòu)影響小。碳纖維材料重量輕,,厚度薄,,經(jīng)加固修補后的構(gòu)件,基本上不增加原結(jié)構(gòu)的自重及尺寸,不影響結(jié)構(gòu)的使用空間,。
(7)適用范圍廣,。可用于不同結(jié)構(gòu)類型(如建筑物,、構(gòu)筑物,、橋梁、隧道,、涵洞等),、不同結(jié)構(gòu)形狀(如矩形、圓形,、曲面結(jié)構(gòu)等),、不同材料的構(gòu)件(如混凝土結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu),、鋼結(jié)構(gòu)等)加固,,也可用于構(gòu)件的不同部位(如梁、板,、柱,、節(jié)點、拱,、殼,、墩等)及不同薄弱因素的加固。尤其重要的是,,對于一些大型土木工程結(jié)構(gòu),,如大型橋梁的橋墩、梁及橋面板,,3. 碳纖維復(fù)合材料加固混凝土結(jié)構(gòu)的研究
在實際工程中,,用來加固的碳纖維材料主要是碳纖維布。碳纖維布加固技術(shù)在混凝土結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用已較成熟,,主要集中在以下幾個方面,。
(1)大連東麗進口碳纖維布提高受剪承載力
碳纖維布對構(gòu)件抗剪的貢獻類似于箍筋的作用,與混凝土共同承受剪力,。另外,,碳纖維布具有對核心混凝土的約束作用,并能承擔(dān)拉應(yīng)力,,防止主筋過早屈服,,抑制剪切裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展。因此,,碳纖維布可以明顯提高鋼筋混凝土構(gòu)件的受剪承載力,,增強構(gòu)件的變形能力,。影響受剪加固效果的主要因素有碳纖維布的材料性能、碳纖維布的寬度和層數(shù),、粘結(jié)劑質(zhì)量,、粘貼質(zhì)量、剪跨比,、加固前構(gòu)件的受荷情況,、錨固方式等[2、3].
(2)大連東麗進口碳纖維布提高受彎承載力
由于碳纖維布具有抗拉強度高的特性,,可以將碳纖維布粘貼在構(gòu)件的受拉表層,,使之與混凝土共同承擔(dān)拉應(yīng)力,以提高構(gòu)件的受彎承載力,,達到加固補強的目的,。粘貼碳纖維布后,受彎構(gòu)件的受彎承載能力明顯提高,,有效的抑制了裂縫的開展,,構(gòu)件的變形能力和延性性能得到顯著改善[4].影響受彎加固效果的主要因素有碳纖維布的材料性能、碳纖維布的寬度和層數(shù),、粘結(jié)劑質(zhì)量,、粘貼質(zhì)量、加固前構(gòu)件的受荷情況,、縱筋配筋率,、構(gòu)件截面尺寸等[4、5].
(3)大連東麗進口碳纖維布提高抗震能力
由于碳纖維布能夠約束構(gòu)件的開裂,,提高構(gòu)件的剛度和抵抗變形的能力,,當(dāng)需要提高構(gòu)件的抗震能力時,亦可用碳纖維布進行增強和增韌,。尤其對于鋼筋混凝土梁柱節(jié)點和受軸向力作用的鋼筋混凝土柱,,往往要求進行構(gòu)件的抗震設(shè)計。采用碳纖維布粘貼于梁柱節(jié)點范圍,,或?qū)︿摻罨炷林M行包裹,,可以明顯改善結(jié)構(gòu)中混凝土構(gòu)件的延性,增加耗能能力,,具有良好的抗震加固效果[6].此時,,應(yīng)考慮軸壓比,、碳纖維布用量,、配箍率、長細比等因素對碳纖維布加固構(gòu)件的變形能力和抗震性能的影響,。
(4)大連東麗進口碳纖維布提高抗疲勞能力
對于承受動力荷載或重復(fù)荷載的構(gòu)件,,設(shè)計時要求具有足夠的抗疲勞性能,,抗疲勞能力的大小與其截面尺寸、配筋率,、縱筋類型和荷載級別等有關(guān),。用碳纖維布進行鋼筋混凝土梁和預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土梁的加固,經(jīng)200 萬次重復(fù)荷載作用后,,加固構(gòu)件的強度和剛度不會降低,,也不會發(fā)生剝落和脆斷現(xiàn)象[7].如果采用預(yù)應(yīng)力碳纖維布加固的形式,預(yù)應(yīng)力碳纖維布的存在,,使構(gòu)件中縱筋的應(yīng)力幅值有所降低,,減少了發(fā)生疲勞破壞的可能。而始終處于高應(yīng)力狀態(tài)的碳纖維布具有良好的抗疲勞性能,。其綜合效應(yīng)使所加固構(gòu)件的疲勞壽命大大提高,,疲勞變形有所減小,構(gòu)件的疲勞抗裂性能得到較大提高,,從而延長構(gòu)件的使用壽命,。