近年来,碳纤维布以其出色的机械性能、优良的耐久性和良好的工艺性能,在工程加固领域对混凝土、砌体、钢等构件的加固修复得到了广泛的应用。由于基材的不同,碳纤维布施工方法也有差异,今日,小悍以砌体结构和混凝土结构为例,浅析碳纤维布在两种结构使用上的不同。
砌体结构粘贴碳纤维布的时候,基材为砖块和砂浆两种材料组成,因为砌体建筑是单块砖和砂浆人工砌筑,砂浆的饱和度不能得到有效的控制,整体性和质均性较差。
混凝土结构粘贴碳纤维布时,基材为混凝土,混凝土是由胶凝材料将骨料胶结成整体的工程复合材料,且混凝土可以视为均匀、连续材料,具有较好的整体性。
砌体结构由大量的砖块和砂浆堆砌而成,其结构存在大量的灰缝,灰缝间砂浆的饱满程度不一致,且不同砌块的强度也大不相同,无法统一评定其表面强度,只能分别确定砌块和砂浆的表面强度。一般情况下,砌体结构的表面强度均不如混凝土结构的表面强度。
混凝土结构表面强度较高,根据GB50367-2013《混凝土结构加固设计规范》中规定当混凝土构件粘贴碳纤维布加固的时候混凝土表面强度等级不得小于C15,且混凝土表面正拉粘结强度不应小于1.5MPa。
由于砌体结构和混凝土结构材质的差异,为保证粘贴效果,对二者采取针对性的粘贴工艺:
当砌体结构采用粘贴碳纤维加固的时候,需要将砌体结构表面缺陷进行修补,然后在其墙、柱表面需先做一层水泥沙浆抹平层,层厚不应小于15mm且平整,水泥砂浆强度不应小于M10,待抹平层弯曲固化后,按照混凝土结构粘贴碳纤维布的方法来进行施工。
混凝土结构粘贴碳纤维布的时候,需要将所加固构件进行打磨露出新混凝土,将松动混凝土剔除,表面清洁并对混凝土构件阳角进行圆化处理,将有缺陷地方进行修补,然后再进行粘贴碳纤维布施工。
了解混凝土结构与砌体结构的差异,是有效保证加固粘贴效果的关键,具体问题具体对待,才能不做无用功。
砌体结构本身的平面布置较为简单,很多建筑已不能适应现代化社会的需求。另外,砌体结构抗拉、抗剪能力偏低,易发生脆性破坏,建筑物承受水平荷载的能力较差,抗震性能弱,长期使用后结构的可靠性更明显降低。一旦发生较强地震,砖砌体结构的震害往往比较严重,这时,抗震加固就显得十分重要。施邦实业小编认为传统的加固方法施工周期长、占用建筑空间、耗费钢材、施工难度大,碳纤维布是近年来提出的加固砌体结构的新型技术,可以避免传统加固补强方法的缺点。
采用碳纤维布如何粘贴,才能对砌体结构起到相应的抗震加固效果呢?
1.粘贴碳纤维布对砖墙进行抗震加固时,应采用连续粘贴形式,以增强墙体的整体性能。
2.为了避免出现薄弱部位,碳纤维布条带在全墙面上宜等间距均匀布置,条带宽度不宜小于100mm,条带的大净间距不宜大于三皮砖块的高度,也不宜大于200mm。
锚固的可靠性,是决定加固是否成功的关键,采用碳纤维布抗震加固砌体结构如何进行锚固呢?
1.沿碳纤维布条带方向应有可靠的锚固措施。
沿碳纤维布条带方向设置拉结构造
2.碳纤维布条带端部的锚固构造措施,可根据墙体端部情况,采用对穿螺栓垫板压牢。当碳纤维布条带需绕过阳角时,阳角转角处曲率半径不应小于20mm。当有可靠的工程经验或试料时,也可采用其他机械锚固方式。
碳纤维布条带端部的锚固构造
3.当采用搭接的方式接长碳纤维布条带时,搭接长度不应小于200mm,且应在搭接长度中部设置一道锚栓锚固。
4.砖墙采用碳纤维复合材加固时,其墙、柱表面应先做水泥砂浆抹平层,层厚不应小于15mm且应平整;水泥砂浆强度等级应不低于M10;粘贴碳纤维复合材应待抹平层硬化、干燥后方可进行。
采用碳纤维布抗震加固砌体结构,对结构胶有什么要求?
碳纤维复合材虽然是工程结构加固的好材料,但在工程上使用时,除了应对碳纤维布和胶粘剂的品种、型号、规格、性能和质量作出严格规定外,尚须对碳纤维布与胶粘剂的“配伍”问题进行安全性与适配性的检验与合格评定。否则容易因材料“配伍”失误,而导致结构加固工程失败。上海施邦实业选择与碳纤维布相容的粘合剂,专门研发出了匹配碳纤维布的碳纤维胶水系统,使其能更好地发挥碳纤维布高强度的特性,给工程加固又一重**。
众所周知,建筑物使用年限已久出现安全问题的时候。就需要进行加固修复,碳纤维布加固是常用的加固方法之一,那么使用碳纤维布加固后该如何养护呢?
粘贴完碳纤维布后,在碳纤维胶完全固化之前,我们还需要检查一下碳纤维布是否出现空鼓、起皱等,这个时候要根据实际情况对问题进行修正,并做后续养护。
1、空鼓:
在鼓起部位,用刮板或滚筒在纤维表面沿同一方向涂刮、滚压,将内部的空气排出去,不得来回运动;
2、起皱:
纤维起皱会严重影响拉伸强度,用刮板沿纤维方向捋刮,加以修正,使起皱部分尽可能展平。
3、养护:
碳纤维布加固时不许有水,固结期不许碰动,在浸渍粘贴树脂初期硬化之前,为了防止雨水和尘土等粘附在碳纤维布表面上,养护期间可根据需要用塑料薄膜等覆盖。
4.、涂覆:
粘贴完碳纤维布初期硬化后,在碳纤维布表面撒上黄沙,以便后续对施工表面进行粉饰层涂抹,对抗燃性和耐火有要求时,可用灰浆或不燃烧型板等材料装饰表面。
碳纤维布是一种单向碳纤维加固产品,采用日本碳纤维丝织造。可提供两种厚度:0.111mm(200g)和0.167mm(300g)。多种宽度:100mm、150mm、200mm、300mm、500mm及其他工程所需的特殊宽度。用于结构构件的抗拉、抗剪和抗震加固,该材料 与中德新亚公司配套浸渍胶共同使用成为碳纤维复合材料,可构成完整的、性能的碳纤维布片材增强体系, 适用于处理建筑物使用荷载增加、工程使用功能改变、材料老化、混凝土强度等级低于设计值、结构裂缝处理、恶劣环境服役构件修缮、防护的加固工程,以及体育用品、工业产品等...
楼板在建筑结构中承担着很重要的职责,它是一种分隔承重构件,是墙、柱水平方向的支撑及联系杆件,保持墙柱的稳定性,并能承受水平方向传来的荷载,再把这些荷载传给墙、柱,再由墙、柱传给基础。
碳纤维布的抗拉强度是钢材的10倍左右,寿命**过50年,加固楼板适用性高。粘贴碳纤维布前,一定要彻底清洁楼板附着物,用丙酮擦拭干净,保持干燥备用。本着可靠锚固、节约材料的原则,粘贴碳纤维布的情况应酌情而定,一般情况下不宜**过4层。
采用碳纤维布加固时,应采取措施卸除或大部分卸除作用在结构上的活荷载。
若不卸荷,加固后,结构成承受的是楼板加活荷载的重力,这时候张贴碳纤维布,则碳纤维布不承受重力,因此就不能充分发挥其作用。只有再贴碳纤维布才能受力,达到加固的目的,一方面也造成了材料的狼费。
因此加固前卸荷,碳纤维布才能直接受力,发挥强大性能。
我们在楼板上添加设备,**过了楼板的原始承载力,这时候就需要粘贴碳纤维布加固来提高结构荷载,达到当前的荷载需求。那么问题来了,采用碳纤维布加固,承载力提高有范围界限吗?
结构抗震设计有一个概念叫“强剪弱弯”,意思就是,使钢筋混凝土构件中与正截面受弯承载能力对应的剪力低于该构件斜截面受剪承载能力的设计要求,使结构构件在发生受弯破坏前不先发生剪切破坏,用以改善构件自身的抗震性能。
通俗一点的说法,受弯破坏是延时破坏,先表现为有预兆的开裂、下挠等。而受剪破坏是脆性破坏,没有预兆,瞬时发生,危险性更大。所以,我们要人为控制这个更大的破坏发生危险源。
所以,规定在粘贴碳纤维布加固楼板时,其正截面受弯承载力提高幅度不应**过40%,不仅是为了控制加固后构件的裂缝宽度和变形,更要先验算其受剪承载力,避免因受弯承载力提高后而导致构件受剪破坏先于受弯破坏。