碳纤维布加固之大偏心受压构件
在钢筋混凝土建筑及桥梁中,偏疼受压构件的使用较多,如梁桥中的墩身、柱根底等。这类结构(构件)的一个一起特点是正截面上效果着轴心压力和弯矩。
偏疼受压构件由于使用较多,在钢筋混凝土中也是容易被损坏的构件,一般情况下,偏疼受压构件的损坏特征如下:
当相对偏疼距较大,且受拉钢筋配筋率较小时,偏疼受压构件的损坏是由于受拉钢筋首先到达屈从强度而导致受压混凝土压碎,这一损坏称为大偏疼受压损坏。其接近损坏时有显着的征兆,横向裂缝展开显著,构件的承载力取决于受拉钢筋的强度和数量。
当相对偏疼距较小,或虽然相对偏疼距较大,但构件配置的受拉钢筋较多时,就有可能首先使受压区混凝土先被压碎。在通常情况下,接近轴力效果一侧的混凝土先被压坏,受压钢筋的应力也能到达抗压规划强度;而离轴向力较远一侧的钢筋仍可能受拉但并未到达屈从,但也可能仍处于受压状况。临损坏时,受压区高度略有添加,损坏时无显着征兆。这种损坏属于小偏疼受压损坏。
在目前的钢筋混凝土加固办法中,用张贴碳纤维布的办法加固大偏疼受压构件使用广泛。该办法是经过配套碳纤维胶将碳纤维布张贴于构件之上,到达加固补强的效果。选用碳纤维布加固大偏疼受压构件需要注意的是:
当选用碳纤维布加固大偏疼受压的钢筋混凝土柱时,应将碳纤维布张贴于构件受拉区边际混凝土外表,且纤维方向应与柱的纵轴线方向共同。这是由于碳纤维布不能接受压力,只能考虑其抗拉效果,因而标准规定将碳纤维布的受力办法规划成仅接受拉应力效果。
别的,在大偏疼受压构件加固核算中,对碳纤维布之所以不考虑强度利用系数,是由于在实践工程中绝大多数偏疼受压构件均处于受压状况。因而,在承载能力极限状况下,受拉侧的拉应变是从受压侧应变转化过来的,故不存在拉应变滞后的问题,亦即以为碳纤维布的抗拉强度能得到充分发挥。
碳纤维布加固修复混凝土裂缝
1、引言
碳纤维材料用于混凝土裂缝加固修补的研究始于80年代美、日等发达国家。目前,随着我国经济建设的逐步增长,已竣工的工程和在建工程,特别是公建工程随房屋功能的需要的不同而改变,难以满足当前规范使用的需求,结构需进行维修、加固,目前常用的加固方法有很多,如:加大截面法、外包钢法、粘钢加固法和碳纤维加固法。前3种的加固方法施工周期长、占地大、功效小。碳纤维布加固是目前设计单位加固设计中常用的一项,它具有强度高、施工速度快、功效高的特点。碳纤维布的抗拉强度能达到3400mpa以上,受力弹性模量在240000mpa以上,延伸率能达到2%,单位面积质量≦300g/㎡。
2、碳纤维布加固混凝土结构的技术特点
碳纤维布加固法是将抗拉强度较高的碳纤维用预浸成为复合增强材料;用粘结剂沿受拉方向或垂直于裂缝方向粘贴在要补强的结构上,形成一个新的复合体,使增强粘贴材料与原有钢筋混凝同受力增大结构的抗裂或抗剪能力,提高结构的强度、刚度、抗裂性和延伸性,达到结构补强和改善结构受力的目的。与加大截面法、外包钢法、粘钢加固法相比碳纤维布加固具有明显的优势:具有节省空间,施工简便,不需要现场固定设施,施工质量易保证,基本不增加结构尺寸及自重,耐腐蚀、耐久性能好等特点。另外,采用该工法,可大大提高建筑物的使用寿命,降低加固成本。因此,悍马碳素纤维作为新型的补强材料,而备受青睐和关注。
(1)抗拉强度高,是同等截面钢材的7-10倍,能达到提高结构的承载力,改善结构的受力性,达到加固目的。
(2)自身重量轻薄,密度只有普通钢材的1/4,经加固后的原构件基本不会增大自身重量和尺寸。
(3)耐腐浊、耐久性好,可阻抗化学腐浊和恶劣环境、气候变化。经研究实践表明在外面的碳纤维布的寿命在30年左右。而表面涂抹水泥砂浆保护层或其他保护材料的碳纤维布寿命在50年左右。
(4)施工方便简便、施工速度快、基本不占用场地、省时省力施工质量易保证。
(5)适用范围广,混凝土构件、钢结构、木结构均可以加固。特别是对其他加固方法无法进行结构加固的结构碳纤维加固法都可以进行加固施工。像隧道、烟囱、受盐腐的混凝土、桥梁等。可大幅度提高构件的承载力、抗震性能和耐久性能。
3、碳纤维布加固工程实例
3.1概述
广场6#楼位于该县老汽车站。一至七层为购物中心,建筑面积43760㎡,集购物、休闲、娱乐为一体。在工程施工至4层结构时由于业主招商引入某影业有限公司在a区6、7层增设电影院。由于影院功能需求影厅高度要达到9米以上,因此影厅内7层楼面取消,经设计院对a区重新设计验算对4层以下及地下室柱、进行加固处理。
3.2加固方案
设计院提出2套加固方案
1、外包钢加固法:梁部位加固在梁底粘贴6mm厚钢板,柱加固在柱四角包8mm×l80 mm角钢4mm×50厚缀板@250焊接灌浆。优点:加固材料可控性好,定期保养、油漆是钢板长期不锈。缺点施工难度大,周期长,增加构件自重,钢板与混凝土结构不易粘结。
2、碳纤维布加固法:选用碳纤维布的抗拉强度达到3400mpa以上,受力弹性模量在240000mpa以上,延伸率能达到2%,单位面积质量≦300g/㎡。优点:施工容易,重量轻、体积小,速度快,碳纤维布与混凝土结构易结合,寿命能达到30~50年。
考虑到时间就是效益,选用碳纤维布加固法进行加固处理,使工程能提前完工,商场提前开业为业主提前创造效益。
3.3施工工艺流程
施工准备→混凝土表面处理→找平材料配置→构件表面残缺修补→底胶配置→涂刷底胶→浸渍树脂胶配置→粘贴碳纤维布→表面养护。
3.4施工工艺要点
3.4.1、表面处理
1)、混凝土表面如出现剥落、蜂窝、腐蚀等劣化现象的部位应予剔除,对于较大面积的劣质层,在剔除后应用聚合物水泥砂浆进行修复。
2)、裂缝部位,如有必要应先进行封闭处理。
3)、用混凝土角磨机、砂轮(砂纸)等工具,去除混凝土表面的浮浆、油污等杂质,构件基面的混凝土要打磨平整,尤其是表面的凸出部位要磨平,转角粘贴处要进行倒角处理并打磨成圆弧状(r³ 10mm)。
4)、用吹风机将混凝土表面清理干净并保持干燥。使用高强度聚合物砂浆修补表面凹陷底部分。
3.4.2、构件表面残缺系修补
1)、混凝土表面凹陷部位应用刮刀嵌刮整平胶料修补填平,模板接头等出现高度差的部位应用整平胶料填补,尽量减少高差。
2)、转角的处理,应用整平胶料将其修补为光滑的圆弧,半径不小于10mm。
3)、整平胶料须固化后(固化时间视现场气温而定,以手指触感干燥为宜,一般不小于2小时),方可再进行下一道工序。
3.4.3、涂底胶
1)、按一定比例将主剂与固化剂先后置于容器中,用搅拌器搅拌均匀,根据现场实际气温决定用量,并严格控制使用时间,在规定时间内用完。
2)、用滚桶刷或毛刷将胶均匀涂抹于混凝土构件表面,厚度不**过0.4mm,并不得漏刷或有流淌、气泡,等胶固化后(固化时间视现场气温而定,以手指触感干燥为宜,一般不小于2小时),再进行下一道工序。
3.4.4、碳纤维布粘贴
1)、粘贴碳纤维布的气温应在10℃以上,按设计要求的尺寸裁剪碳纤维布,除非特殊要求,碳纤维布长度应在3m以内。
2)、按悍马厂家提供的施工工艺规定配置浸渍胶,比重称量正确装入容器充分搅拌均匀,一次调和量应在规定时间内用完。用滚筒刷均匀涂抹于所粘贴部位,在搭接、拐角部位适当多涂抹一些。
3)、用特制光滑滚子在碳纤维布表面沿同一方向反复滚压至胶料渗出碳纤维布外表面,以去除气泡,使碳纤维布充分浸润胶料。当需要搭接粘贴时,搭接长度应大于10cm。多层粘贴应重复以上步骤,待纤维表面指触感干燥为宜,方可进行下一层碳纤维布的粘贴。
4)、在外一层碳纤维布的外表面均匀涂抹一层粘贴胶料。
3.4.5、养护
粘贴碳纤维布后,自然养护1-2小时达到初期固化,应保证固化期不受外界干扰和碰撞。碳纤维布粘贴后达到设计值自然养护应在14天左右。
4、加固效果
碳纤维布粘贴完成达到龄期后,请专业检测部门对其与混凝土结合强度做了破坏性拉拔试验,试验结果拉拔强度**过设计要求,碳纤维布牢固的与混凝土粘结在一起,达到了设计要求。
5、结论
碳纤维布具有轻、薄、高强度、抗腐浊、耐老化等优点。很好的与混凝土结构形成一个共同体,使混凝土结构补强的抗拉强度达到一定的目的。
碳纤维布加固法与粘钢加固法比较费用差不多,但悍马碳纤维布加固施工方法简单、速度快捷、功效高、施工场地占用少、工期短,在工期上具有明显的优势。
碳纤维布加固法效果好,强度高、适用范围广、施工质量容易保证、耐腐浊及耐久性好不受环境条件的影响,采用悍马碳纤维布加固后基本不增加结构自身的尺寸和重量,能适应各种其它加固无法施工的结构,碳纤维加固在越来越多的领域广泛应用。
粘贴碳纤维布加固与粘钢加固能否互换?主要是取决于
碳纤维粘贴加固法:碳纤维粘贴加固是指碳纤维材料通过胶粘剂(浸渍树脂)充分浸润、固化,完全粘接固定在构件表面,形成坚韧的复合层,从而对被加固构件起到补强作用。要求被加固构件的现场实测混凝土强度等级不低于C15,且混凝土表面的正拉粘接强度不低于1.5MPa。
粘贴在混凝土构件表面的碳纤维,不得直接暴露于阳光或有害介质中,其表面应进行防护处理。被加固的混凝土结构长期使用的环境温度不应**60℃,如果被加固结构处于特殊环境(如高温、高湿、介质侵蚀、放射等)中,除按国家现行有关标准要求采取相应防护措施外,还应采用耐环境因素作用的胶粘剂,并按专门的工艺要求进行粘贴。
粘钢加固:亦称粘贴钢板加固,是将钢板采用高性能的环氧类粘接剂粘结于混凝土构件的表面,使钢板与混凝土形成统一的整体,利用钢板良好的抗拉强度达到增强构件承载能力及刚度的目的。
粘贴碳纤维布加固和粘钢加固的形式和加固机理比较类似,本质上相当于增加构件配筋,在抗剪、抗弯加固中一般可以互相替换。
如果碳纤维布抗拉强度设计值取为2000MPa,钢材(Q235)抗拉强度设计值取为200MPa,可按照0.1mm厚碳纤维布相当于1mm厚钢板的原则代换。
但应注意以下几点:碳纤维和钢材弹性模量基本一致,但碳纤维的抗拉强度是钢材的10倍左右,所以要充分发挥加固材料的强度,粘贴碳纤维需要加固构件产生更大的形变。也就是说,在小变形情况下,粘贴碳纤维加固应力滞后显著,所以当构件承载力相差较多时,应**选用粘钢加固;
碳纤维和钢材弹性模量基本一致,达到同样的力值,钢材截面要大的多,所以粘钢加固提高构件钢度的幅度要**过碳纤维加固。也就是说,若补充同样的抗弯能力,构件粘钢加固的挠度、裂缝宽度小于粘碳纤维加固的;
钢板上可以焊接锚筋,也可钻孔设植筋锚固,所以粘钢加固的锚固方式较粘碳纤维灵活;
碳纤维轻、薄,不需要大型施工机械,运输储存、施工简便,同样工程量,粘贴碳纤维施工工期约是粘钢的40%。碳纤维和钢材相比,属惰性材料,不锈蚀,也不易被有害介质腐蚀,在恶劣环境下耐久性好。
碳纤维具有柔韧性,能够包裹复杂外形的构件,并非很光滑的结构建筑的钢筋表面基本有效粘贴率也可以达到**,粘贴钢板是很难达到**有效的粘贴面,相应的验收标准仅仅是达到70%。
碳纤维布加固时要遵循哪些施工规范?
碳纤维布是一种常用的加固材料,现在在很多的加固工程中都会使用到该种加固材料,和其他的材料相比,碳纤维布具有诸多优势,这也是为什么这么多的客户会**选用该种加固材料的原因之一,在使用碳纤维布加固存在质量问题的建筑物时,需要遵守较多的施工规范,具体需要遵守哪些施工规范呢?下面的时间小编就来为大家进行系统的介绍。
一、对建筑物现场进行全面的勘探
不管建筑物存在的质量问题严重与否,为了能够更好的对其进行加固施工,都要事先对建筑物的现场有全面的了解,对其进行系统的勘探,方能更为准确的知晓建筑物所存在的实际问题,也便于制定为适宜的加固方案。
二、制定适宜的加固方案
有些施工单位可能每年都会承接无数的碳纤维布加固工程,其实,虽然很多建筑物存在的问题基本一样,但是对其进行现场加固时,依然要根据建筑物所具体存在的实际问题制定严谨的加固方案,按照施工方案进行施工,在施工的过程中,也可能会遇到较多的突发性问题,对于这些常见问题,也需要关注到位。
三、严谨按照加固规范施工
使用不同的加固材料和加固方法对建筑物进行加固施工,所需要遵循的加固规范也是不同的,不管采用哪一种加固方法加固建筑物,都需要严格按照加固规范的规定进行施工,方能确保终的加固质量达标。
四、确保施工质量达标
对于客户和施工单位而言,确保施工质量达标都是必须的,虽然现在很多施工单位在使用碳纤维布加固存在质量问题的建筑物时,都掌握着较多的施工技巧,不过在实际施工的过程中,依旧是需要注意到位的。
五、保证施工环节的安全施工
在施工现场施工时,对于施工环节的安全施工是务必要注意到位的,虽然和其他的加固方法相比,碳纤维加固法施工简单,施工难度较低,能够取得较为优胜的加固效果,不过,施工单位也让要注意到施工现场的施工安全,包括,人工安全,材料安全,施工质量安全三个方面。
六、确保各个阶段的施工任务能够如预期的进度一致
有些施工单位虽然在市场上的口碑和客户评价都较高,但是有时却会因为多种突况而无法按时完工,对于施工单位而言,务必要做好对施工任务的合理分配,确保每个阶段的任务都能够按时完工,保证整体加固工程能够按时交接。
看了小编上述所介绍的关于碳纤维布加固时所要遵守的一些加固规范,相信大家现在对其也有了更多的了解了,其实在对建筑物进行加固时,不管使用哪一种加固方案,都要严格遵守加固规范的,不然很难保证终的加固质量。