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【分析】碳纖維加固混凝土在工程建筑中的應(yīng)用
碳纖維加固混凝土在工程建筑中的應(yīng)用
來源:砼商網(wǎng) 作者:砼商網(wǎng)編輯部 發(fā)布日期:Sep 28, 2016 閱讀次數(shù):1724 收藏 打印 

    在投入使用后的建筑工程,使得建筑物會因為各種各樣的因素均要進(jìn)行修復(fù)與加固。以體積預(yù)加法、鋼筋混凝土增厚發(fā)、粘鋼法等手段為主,在傳統(tǒng)的加固修復(fù)技術(shù)中,而碳纖維加固技術(shù)逐步加入到建筑工程的加固修復(fù)的隊伍中來,隨著碳纖維加固技術(shù)的成熟。因為碳纖維復(fù)合材料高強度、耐腐蝕、耐久性好、密度小等特點,它在各種各樣的惡劣環(huán)境能夠適應(yīng)。也廣泛開始在國內(nèi)使用這種材料進(jìn)行加固混凝土。目前,國內(nèi)市場上主要分為織物和板材兩種類型的碳纖維復(fù)合材料。

  一、碳纖維加固混凝土的特性

  碳纖維材料加固技術(shù)混凝土構(gòu)件,是指在混凝土結(jié)構(gòu)的外面將碳纖維材料片粘貼運用樹脂粘接劑,通過兩者之間的協(xié)同作用,形成一種復(fù)合材料結(jié)構(gòu),是一種提高混凝土結(jié)構(gòu)的延展性和承載力的加固修復(fù)技術(shù)。它的主要特點包括以下幾點:

 ?。ㄒ唬?、能夠節(jié)約成本,施工方便快捷,施工的安全程度得到提高。這主要是由于碳纖維材料它的密度只有普通鋼材的
25%,它的密度很低,要遠(yuǎn)低于普通鋼材碳纖維材料的重量,在使用同等體積的材料的情況下,這就使得施工過程中材料運輸?shù)碾y度得到降低。

  (二)、可以實現(xiàn)無縫隙粘貼,將碳纖維復(fù)合材料與混凝土構(gòu)件融合成一個整體,混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力提高。在混凝土針對不同的構(gòu)件加固時,會采用不同的方法。當(dāng)對建筑物柱體的抗震能力以及承載能力進(jìn)行加固時,適合使用全封閉式粘貼。由于碳纖維材料的特性而決定了這些不同的加固方式。

  (三)、耐久性好以及抗腐蝕性,各種復(fù)雜的環(huán)境都能夠適應(yīng),特別是各種工業(yè)廠房中廣泛存在一些化學(xué)氣體的混凝土加固,由于自然環(huán)境所引起的混凝土結(jié)構(gòu)損害得以避免。

 ?。ㄋ模?、拉伸強度高,其具備普通鋼材的十幾倍的拉伸強度,可以大幅度使得混凝土構(gòu)件的承載能力提高。它目前已經(jīng)達(dá)到了
7.0GPa的抗拉強度,是一種性能非常好的加固材料。

  二、碳纖維加固混凝土的實施方法

  一般情況下,施工流程中碳纖維加固混凝土能夠簡化為下面幾個階段。

 ?。ㄒ唬?、卸荷是指卸掉活荷載,對其他構(gòu)件產(chǎn)生的影響中減少活荷載。卸荷,這是進(jìn)行加固前的一個步驟。

 ?。ǘ?、基底處理,即為了使其達(dá)到碳纖維加固的要求,對混凝土表面進(jìn)行處理。應(yīng)該將凸起的部分利用混凝土打磨機磨平,如果混凝土表面有凸起的部位;對裂縫部位應(yīng)該進(jìn)行封閉處理,如果出現(xiàn)裂縫;如果混凝土有水漬或表面潮濕,保持混凝土表面的干燥,應(yīng)該用吹風(fēng)機將其吹干。

  (三)、涂底膠。應(yīng)該根據(jù)加固構(gòu)件以及不同當(dāng)?shù)氐臍鉁?,涂底膠的過程中,決定使用的時間和底膠的厚度,底膠提前避免固化。而將底膠滲入到混凝土表面的細(xì)孔中應(yīng)該注意,在涂抹的過程中,能夠和構(gòu)件充分的貼合使碳纖維材料進(jìn)行粘貼時。

  (四)、修補平整。即使混凝土表面的轉(zhuǎn)角處無棱角,呈光滑狀,避免碳纖維材料損壞,以降低成本。

  (五)、粘貼碳纖維材料。對碳纖維材料進(jìn)行剪裁按加固要求,再配置膠液,在需要粘貼的碳纖維材料部位均勻的涂抹。把握需要注意整個加固工程的整體用量對于膠液的量,以免浪費。而應(yīng)該注意到不要讓碳纖維材料留有氣泡在進(jìn)行粘貼的過程中,一旦發(fā)現(xiàn)使用特制的滾筒沿碳纖維的方向應(yīng)該立即多次滾壓將氣泡擠出。都應(yīng)該使用普通的粘或者鋼橫向的碳纖維材料進(jìn)行固定在碳纖維材料的端部,使得碳纖維材料防止脫落。

  (六)、防護處理。在加固工作完成之后,首先是對碳纖維材料進(jìn)行必要的保護,碳纖維材料的表面涂抹防火涂料;其次應(yīng)該對是否符合最初的設(shè)計要求進(jìn)行檢查。

  但是由于所涂抹的底漆的不同,具體的碳纖維復(fù)合材料的不同,又呈現(xiàn)差異性變化的碳纖維加固混凝土技法。在這里介紹修補加固增強三種不同的技術(shù)。

  1、bayashi-Mitsubishi
法。這是由日本三菱化學(xué)公司所提出來的方法。首先使其變得光滑平整,它要對修復(fù)的表面進(jìn)行清理;其次是進(jìn)行打底漆對修復(fù)加固表面;接著刷樹脂層在修復(fù)加固架構(gòu)的表面,并涂上一層樹脂在
Repiark 碳纖維復(fù)合材料的粘貼面;最后進(jìn)行粘貼黏合將碳纖維材料再噴上防火涂層。

  2、Mbrace法。首先使其變得光滑平整,它要對修復(fù)的表面進(jìn)行清理;其次是打膩子并涂上 Mbrace
底漆;接著涂上一層Mbrace浸漬劑在要求進(jìn)行加固的混凝土構(gòu)件表面,再對好粘貼將Mbrace碳纖維復(fù)合材料;最后涂上第二種浸漬涂層在半小時之后。進(jìn)行表面涂層的涂抹一到兩天后。

  3、SIKA 法。首先會混凝土構(gòu)件表面進(jìn)行清理,填補裂紋、去除損壞的水泥殘塊、噴沙清理和平整表面;其次涂覆 Sikadur
粘結(jié)劑在清理好的表面上;接著在表面的塵渣進(jìn)行切割并去除殘留將預(yù)固化的Cabodur 條按設(shè)計的要求;最后在水泥表面和Cabodur
條都涂覆環(huán)氧樹脂,不需任何捆扎或支撐,將其粘連在一起,停留24h即可。

  三、碳纖維加固混凝土面臨的主要問題

  雖然具有很多優(yōu)點在碳纖維復(fù)合材料加固混凝土中,但是在實際應(yīng)用方面和理論研究還是諸多的不足存在,這就包括進(jìn)行理論的分析以及系統(tǒng)的研究、國產(chǎn)化碳纖維質(zhì)量的提高對于碳纖維材料的力學(xué)特性等等。

 ?。ㄒ唬?、技術(shù)問題

  1、對于研究碳纖維的力學(xué)特性的不足。顯然將成為混凝土加固修復(fù)的主要手段之一的碳纖維加固混凝土,而并未呈現(xiàn)系統(tǒng)化對于碳纖維的力學(xué)特性的研究,相應(yīng)的數(shù)據(jù)分析缺乏。不能準(zhǔn)確使用更為合理的碳纖維材料分布針對不同的混凝土構(gòu)件,常常是通過少量試驗以及實踐經(jīng)驗得出的數(shù)據(jù)進(jìn)行加固,統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)沒有形成。

  2、對于抗震性能以及碳纖維疲勞的研究也不夠透徹。甚至在論證加固節(jié)點核心區(qū)不同的專家學(xué)者來說,有的學(xué)者認(rèn)為可以顯著提高節(jié)點核心的抗震承載能力的碳纖維布的加固方法,可以進(jìn)行廣泛使用;而有的學(xué)者卻認(rèn)為并不能提高節(jié)點核心區(qū)的承載抗震能力在碳纖維布加固混凝土中。

 ?。ǘ?、適應(yīng)應(yīng)用問題

  1、成本過高。一般比鋼材的造價碳纖維加固混凝土的造價要高出一半甚至一倍。在國內(nèi)使用的碳纖維材料早期多來自于日本和瑞士。但國內(nèi)也有一些廠家開始生產(chǎn)制造碳纖維材料,隨著碳纖維材料廣泛的應(yīng)用前景。

  2、需要結(jié)合其他方法,才能對某些特定部位進(jìn)行加固。譬如碳纖維就無法對其加固,對于十字交叉梁節(jié)點處的負(fù)筋不足的問題,而只好進(jìn)行焊接通過鋼板來實現(xiàn)加固。

  3、沒有相應(yīng)的技術(shù)指南和施工標(biāo)準(zhǔn)??煽康募夹g(shù)指南以及施工標(biāo)準(zhǔn)是保障其健康發(fā)展的有效手段,對于一個前景頗好的行業(yè)來說。而在我國,并沒有形成一定的規(guī)章制度與技術(shù)指標(biāo)對于碳纖維材料加固混凝土,這就引起了管理的不善以及施工的混亂。

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