碳纖維布加固混凝土結(jié)構(gòu)的技術(shù)原理

1、 碳纖維布加固混凝土結(jié)構(gòu)的技術(shù)原理碳纖維布加固混凝土結(jié)構(gòu)的技術(shù)原理施工論文碳纖維布加固混凝土結(jié)構(gòu)的技術(shù)原理提要：應(yīng)用碳纖維對(duì)混凝土柱進(jìn)行抗震加固，是通過(guò)用碳纖維布橫向包裹鋼筋混凝土柱來(lái)提高其延性而實(shí)現(xiàn)的。碳纖維的主要作用是對(duì)其內(nèi)部混凝土起到了約束作用 自 房 地產(chǎn)e 碳纖維布加固混凝土結(jié)構(gòu)的技術(shù)原理 1前言 碳纖維增強(qiáng)材料，簡(jiǎn)稱碳纖維，是近十年來(lái)在發(fā)達(dá)國(guó)家新興的一種加固混凝土結(jié)構(gòu)的新材料，以其優(yōu)異的力學(xué)性能在工程領(lǐng)域日漸受寵，被人們稱為“結(jié)構(gòu)加固的新星”。采用碳纖維加固技術(shù)具有如下幾個(gè)特點(diǎn)： 1.1強(qiáng)度高。碳纖維片材的抗拉強(qiáng)度一般都在3500pa以上，遠(yuǎn)高于鋼材；抗拉彈性模量為23000043

2、0000pa，亦高于鋼材。因此它的比強(qiáng)度可達(dá)到2000pa/g/3以上，而q235鋼的比強(qiáng)度僅為59pa/g/3左右，比模量也比鋼材高。 1.2 施工簡(jiǎn)便、快捷。使用碳纖維加固構(gòu)件不需大型施工機(jī)構(gòu)及周轉(zhuǎn)材料，易于操作，施工周期短，經(jīng)濟(jì)性好。 1.3 抗酸堿鹽類介質(zhì)的腐蝕，應(yīng)用面廣。加固后能大大提高結(jié)構(gòu)的耐腐蝕性及耐久性，可以應(yīng)用于各種工作環(huán)境的構(gòu)件加固。 1.4 可以有效的封閉混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫，延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的使用壽命。 1.5 易于保持結(jié)構(gòu)原狀，基本不增加結(jié)構(gòu)自重及截面尺寸。 2材料 碳纖維加固鋼筋混凝土技術(shù)所涉及的材料主要有兩種：一是碳纖維布；二是配套樹脂類粘結(jié)材料。 2.1碳纖維增強(qiáng)材料 fr

3、p乃英文arbn fibire reinfreent plyer 的首字母縮寫，意為碳纖維增強(qiáng)材料。碳纖維絲的產(chǎn)生，是通過(guò)氧化有機(jī)聚合物，只留下碳素材料，其碳原子沿原有纖維長(zhǎng)度排列整齊而形成碳素纖維。每根碳纖維絲由300012000個(gè)碳原子絲以絞線或麻繩的方式排列而成，其粗細(xì)僅相當(dāng)于人的1根頭發(fā)絲。 碳纖維成品可以制成不同的型材如纖維布、纖維板、棒材、短纖維等，根據(jù)不同工程的不同部位和需要而定。在加固工程中應(yīng)用量最大和最普通的還是碳纖維布。 2.2配套樹脂類粘結(jié)材料 粘結(jié)材料是施工成功的重要保證。為了使被加固構(gòu)件與碳纖維布共同受力，要求粘結(jié)劑對(duì)被粘貼界面和碳纖布有較高的粘結(jié)力和強(qiáng)度，抗拉、抗壓

4、特別是粘貼抗剪強(qiáng)度應(yīng)高于混凝土相應(yīng)的強(qiáng)度，而且粘結(jié)材料對(duì)界面和碳纖維布都要有良好的滲透性和相容性，還能夠抗沖擊、耐疲勞抗老化等。 采用碳纖維片材對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固修復(fù)時(shí)，通常選用配套底層樹脂、找平材料、浸漬樹脂和粘結(jié)樹脂，所選材料除滿足上述要求外，尚應(yīng)滿足施工簡(jiǎn)易的要求。一般要求底層樹脂及找平材料的正拉結(jié)強(qiáng)度大于2.5pa且不小于被加固混凝土拉結(jié)強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值ftk 3碳纖維的補(bǔ)強(qiáng)、加固原理 粘貼碳纖維結(jié)構(gòu)加固技術(shù)是指采用高性能粘結(jié)將碳纖維布粘貼在建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件表面，使兩者共同工作，提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力。 用于建筑結(jié)構(gòu)加固的碳纖維材料具有優(yōu)良的力學(xué)性能，其抗拉強(qiáng)度約為普通鋼材的10倍；但是，碳

5、纖維材料織成碳纖維布后，其中的各碳纖維絲很難完全共同工作，在承受較低的荷載時(shí)，一部分應(yīng)力水平較高的碳纖維絲首先達(dá)到其抗拉強(qiáng)度并退出工作狀態(tài)，以此類推，各碳纖維絲逐漸斷裂，直至整體破壞。而使用粘結(jié)劑后，各碳纖維絲能很好地共同工作，大大提高碳纖維布的抗拉強(qiáng)度，故碳纖維加固首先必須使碳纖維布中的碳纖維絲能共同工作，因此粘結(jié)劑對(duì)碳纖維布的加固起著關(guān)鍵的作用，它既要確保各碳纖維絲共同工作，同時(shí)又確保碳纖維布與結(jié)構(gòu)共同工作，從而達(dá)到補(bǔ)強(qiáng)、加固的目的。 值得注意的是，使用碳纖維進(jìn)行加固時(shí)，具體粘貼層數(shù)要通過(guò)計(jì)算確定，考慮到各層的共同工作系數(shù)，抗疲勞的能力和避免脆性破壞，一般不宜超過(guò)5層。另外，從受力性能角度

6、而言，單層優(yōu)于多層，窄幅優(yōu)于寬幅；必要時(shí)縱向可以搭接，搭接長(zhǎng)度不能少于100，而且要保證碳纖維端部有可靠的錨固，除計(jì)算要求外，還應(yīng)有必要的構(gòu)造措施。 4碳纖維布在混凝土結(jié)構(gòu)加固中的機(jī)理分析 碳纖維加固技術(shù)應(yīng)用廣泛，適用于各種結(jié)構(gòu)類型、各種結(jié)構(gòu)部位的加固修補(bǔ)，如梁、板、柱、屋架、橋墩、橋梁、筒體、殼體等結(jié)構(gòu)，要求基層混凝土的強(qiáng)度等級(jí)不低于15即可，這里著重介紹碳纖維布加固鋼筋混凝土抗彎、抗剪、抗震構(gòu)件的機(jī)理作用，其它從略。 4.1 碳纖維加固鋼筋混凝土抗彎構(gòu)件。 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的抗彎加固，是通過(guò)將碳纖維布粘貼于構(gòu)件受拉區(qū)，代替或補(bǔ)充鋼筋的受拉性能，從而提高構(gòu)件的抗彎承載力。粘貼碳纖維后，在構(gòu)

7、件受拉區(qū)混凝土開裂前，碳纖維的應(yīng)變很??；在混凝土開裂后，碳纖維布逐漸參與共同工作，應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)加快；而在鋼筋屈服后，碳纖維布充分發(fā)揮作用，應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)迅速加快，其高強(qiáng)高效的性能得以充分體現(xiàn)。 4.2 碳纖維加固鋼筋混凝土抗剪構(gòu)件。 鋼筋混凝土的抗剪加固，是將碳纖維粘貼于構(gòu)件的受剪區(qū)，這里碳纖維的作用類似于箍筋。在構(gòu)件屈服前，碳纖維的應(yīng)變發(fā)展緩慢，所達(dá)到的最大應(yīng)變值也較?。辉跇?gòu)件屈服后，箍筋的作用逐漸被碳纖維代替，碳纖維的應(yīng)變發(fā)展加快，應(yīng)變值要高于箍筋的應(yīng)變值，而箍筋所起的約束作用減小，其應(yīng)變發(fā)展緩慢。 4.3 碳纖維加固鋼筋混凝土抗震柱。 應(yīng)用碳纖維對(duì)混凝土柱進(jìn)行抗震加固，是通過(guò)用碳纖維布橫向包裹鋼筋混凝土柱來(lái)提高其延性而實(shí)現(xiàn)的。碳纖維的主要作用是對(duì)其內(nèi)部混凝土起到了約束作用，這種約束是一種被動(dòng)約束，隨著混凝土柱軸向壓力的增大，橫向膨脹促使外包碳纖維布產(chǎn)生環(huán)向伸長(zhǎng)，從而提高側(cè)向約束力。約束機(jī)制取決于兩個(gè)因素：混凝土的橫向膨脹性能和外包碳纖維布的環(huán)向約束能力。碳纖維布約束混凝土表現(xiàn)出兩階段受力過(guò)程：第一階段，混凝土處于類似素混凝土的線彈性階段，橫向變形小，故碳纖維橫向變形也很小，分界點(diǎn)在素混凝土峰值應(yīng)力附近；第二階段，構(gòu)件達(dá)到極限承載力后，混凝土橫向膨脹變形急劇增加，碳纖維環(huán)向應(yīng)變顯著增長(zhǎng)，環(huán)向約束力增加，混凝土極限壓應(yīng)變得以提高，因