目前市场上售卖的碳纤维布比较杂乱,很多牌子听都没听过,甚至没有匹配相应的使用说明书,令客户在购买的时候很是不安,不知道怎么选择。所以很多客户为了保证加固工程的质量,*购买国际大品牌,如日本东丽、东邦等。
这些大品牌固然是好,但是由于航空运输、技术持有等因素,使得它们的价格也比一般的国产品牌要贵很多;另外,从情感上来说,国产品牌是我们傲娇世界的敲门砖,国人理应支持国货,为此献一份力。
有的人说了,难道让我放弃工程质量来支持国货吗?
当然不是了。大家之所以对国产碳纤维布印象不佳,是因为那些“遗珠”你还没有发现!国产碳纤维布并非都是差的,好的厂家比比皆是,只是做出品牌的比较少。好的品牌如上海悍马,产品大多用在建筑加固补强上,其在用户当中的口碑很好,是国产品牌中的*。
碳纤维增强复合材料因其优异的力学性能,成为近年来被大量应用于多种结构补强加固中的一种新型材料。同时随着桥梁加固技术的不断进步,碳纤维粘贴补强技术在理论设计和施工等方面也得到了进一步完善和发展,成为目前研究的热点。
采用碳纤维加固的混凝土结构,屈服荷载和极限承载力都有明显提高,碳纤维高强高弹模的特性对结构的刚度提高也有所贡献,结构破坏形式明显改善,从脆性破坏向延性破坏转变。
碳纤维布的加固原理
用于建筑结构加固的碳纤维材料具有优良的力学性能,其抗拉强度一般为建筑用钢材的十几倍;但是碳纤维材料织成碳纤维布后,其中的各碳纤维丝很难完全共同工作,在承受较低的荷载时,一部分应力水平较高的碳纤维丝首先达到其抗拉强度并退出工作状态,以此类推,各碳纤维丝逐渐断裂,直至整体破坏。而使用粘结剂后,各碳纤维丝能很好地共同工作,大大提高碳纤维布的抗拉强度,故碳纤维加固首先必须使碳纤维布中的碳纤维丝能共同工作,因此粘结剂对碳纤维布的加固起着关键的作用,它既要确保各碳纤维丝共同工作,同时又要确保碳纤维布与结构共同工作,从而达到加固的目的。
试验方案
在预应力混凝土空心板跨中混凝土及碳纤维上粘贴电阻应变片,按《预制混凝土构件质量检验评定标准》(GBJ321-90)对预应力混凝土空心板进行结构性能试验。在1.0倍正常使用短期荷载检验值作用下持荷30min,其余每级荷载作用下持荷10min。持荷结束时,使用静态电阻应变采集仪跟踪记录混凝土及碳纤维在各级荷载作用下的应力应变情况,用百分表量测空心板在各级荷载作用下的挠度变化,用读数显微镜观测裂缝宽度并记录裂缝开展情况。为检验预应力混凝土空心板的承载力情况,所有试验均做到破坏为止。
试验结论
(1)采取粘贴碳纤维加固预应力混凝土空心板,可以有效地提高预应力混凝土空心板的承载力。
(2)在同样荷载作用下,粘贴碳纤维加固后可以有效减少预应力混凝土空心板的挠度。
(3)粘贴碳纤维加固后预应力混凝土空心板的开裂荷载增大。
(4)采取粘贴碳纤维加固预应力混凝土空心板,基本不影响构件的截面高度及自重,对用户空间的净高度及建筑物的其他结构没有影响。
(5)试验中碳纤维拉应变为12000με,建议设计时碳纤维抗拉强度取2000MPa。
结语
随着人们对碳纤维材料的进一步深入研究以及碳纤维加固技术的推广和实践,碳纤维加固的不足会逐步得到克服,碳纤维材料的性能会更加优良,碳纤维加固理论及加固技术将逐步走向成熟,碳纤维加固技术在工程加固领域将扮演越来越重要的角色。
我国乃桥梁大国,尤其自**以来,在桥梁建设方面我国取得了巨大的成就。然而伴随着桥梁总数量的不断上升,大部分桥梁正面临技术标准低、通行能力差的问题,以至于无法满足当今日益增长的交通需求,甚至已经威胁到桥梁的行驶安全。
为了保证桥梁的安全以及正常运营,延长桥梁的使用年限,对桥梁检测、养护、维修等是必不可少的。但随着桥梁使用年限的不断增加,易出现承载能力下降、通行能力**限的问题,这时就需要对桥梁采取必要的维修与加固措施以满足新的使用需求。
由于桥梁使用功能的特殊性,并非所有桥梁都适合加固。首先,加固改造后的桥梁,在承载力、耐久性能上都需满足使用上的要求。对桥梁进行加固并非意味着可以无限制的提升桥梁承载力,需要考虑到新的加固体系与旧的混凝土结构的整体性与共同工作。避免出现加固体系受力滞后而混凝土结构**破坏的情况。
在桥梁的主梁加固中,可以将碳纤维布等效为钢筋,沿桥梁主拉应力方向粘贴碳纤维布,同时两端设置锚固段,可有效防止裂缝的生成以及提高主梁的抗弯刚度;也可粘贴在梁的侧面,发挥类似箍筋的作用机理,提高主梁抗剪承载力。碳纤维布也可用于轴心受压的墩柱加固中,可采用环向围束法,在墩柱上缠绕碳纤维布对柱体侧向变形起到约束,进而提高墩柱抗压强度。
在桥梁加固中,必须尽可能地减少对原结构的扰动、损伤以及加固后自重的增加,同时兼顾施工操作的可行性。碳纤维布轻质高强,且施工方便的特性,在桥梁加固中可得到充分的发挥。因此碳纤维布在桥梁中,可用于主梁、墩台等承重构件中,也可在非承重构件中加固使用。
事实上,虽然碳纤维布在桥梁加固中施工方便且对原结构影响小,但碍于其受力滞后的特性,在桥梁加固中难以发挥材料的高强度优势。而预应力碳板,结合预应力技术,能够充分发挥碳纤维复合材高抗拉强度、同时改变梁受力性能,为桥梁加固提供了全新的方法。预应力碳板尤其适用于大跨径桥梁的加固,正逐步得到越来越多的认可。
碳纤维布越来越多的应用在建筑加固工程上,由于其出色的抗拉性、韧性,并且抗酸抗腐蚀,已成为目前主流的加固方式之一。但是目前市面上的碳纤维布生厂商实力参差不齐,对于施工质量的把握能力也是有高有低,很多碳纤维布加固工程结束后,并没有系统的检验工程质量,给日后的安全问题造成隐患。那碳纤维布施工之后应如何检测其粘贴质量呢?现在,小悍给大家讲讲碳纤维布加固后的检测步骤。
一般来说,我们可以通过简单的锤击法来检测碳纤维布的粘贴质量,通过对每一寸的碳纤维布进行锤击,检测碳纤维布与混凝土之间是否存在空鼓情况,如发现空鼓,则说明碳纤维布与混凝土没有完全贴合,没用达到共同受力的目的,如空鼓面积低于施工总面积的95%,则说明此次加固工程是不合格的,需要对工程进行返工。
碳纤维补强对加固构筑物有着的效果,它可以限度地保留原来建筑的结构特点,不增加构筑物的重量,不改变原建筑结构的外型,施工速度快且工程造价低。碾子沟水库泄洪洞加固施工仅用时4 d,投资4 万余元便解决了安全隐患,目前,泄洪洞运行良好。
修复加固具体做法是沿钢筋混凝土发电管、灌溉管的全长和全断面粘贴碳纤维布和玻璃纤维布。该工程2002 年12 月15 日开工,于2003 年1 月25 日基本完工。经过一年多运行检验,加固效果良好,工程造价比钢板衬砌加固降低了30%~40% 。
碳纤维材料在隧洞加固中优点十分**,主要如下:
(1)可以任意裁剪,加固各种形状(圆形或复杂曲面)的结构。
(2)加固补强时不需要使用大型加固机具,工程效率高,施工速度快。
(3)耐腐蚀、抗渗、抗冲刷。
(4)碳纤维布糙率(0.007),低于混凝土表面糙率(0.014),在加固段可以增大流量系数,提高管道的过流能力。
(5)可有效封闭混凝土裂缝,从而延缓或消除裂缝的出现和扩展。
(6)加固后不改变原有断面的大小和形状。
(7)加固效果好,不需要进行后期维修,较为经济。
碳纤维加固主要用于加固受拉、受剪、拉弯的钢筋混凝土构件,且理论已十分成熟,相应计算可依据《混凝土结构加固设计规范》GB50367-2006及《碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程》(CECS146:2003)。
碳纤维材料虽然具有十分**的优点,但也要注意以下几个问题,一是进口碳纤维布产品价格比较昂贵,而国内产品的质量性能还存在着一定的问题。例如材料的匀质性较差导致受力不均,碳纤维片预浸树脂含量过高,碳纤维断丝率过高,树脂质量也欠佳,这些都影响补强质量;二是对于一些特殊构件,加固理论还不成熟。
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碳纤维布作为工程结构加固常用的纤维材料之一,目前市场上有着300g/㎡和200g/㎡两种型号,因为其克重不同其价格也有较大的差别,有的人就会问该如何选择使用哪种型号的碳纤维布进行加固施工,但是不同克重的碳纤维布仅仅只是重量不同吗?为你解读它们到底有什么不同。
首先大家都知道碳纤维布是由12k小丝束碳纤维原材进行编制而成,在编织方面200g/㎡的碳纤维布使用的是24根12k碳纤维原丝进行编织,而300g/㎡的碳纤维布则是采用36根12k碳纤维原丝进行编织。
与此同时其厚度也有所不同,200g/㎡的碳纤维布其设计厚度为0.111mm,然而300g/㎡的碳纤维布其设计厚度则是0.167mm。
由于克重的不同,则证明了每平方米碳纤维布种碳纤维的有限含量不同,其力学性质会有着明显的差异。
大家都知道国标中对与碳纤维布的力学性能有着明确的要求,对于高强I级的单向碳纤维布来说其抗拉强度应不小于3400MPa,即就是说市场上的碳纤维布都应该满足国标中这个基本要求才算合格,才能大量应用于加固工程当中。200g/㎡克重的碳纤维布其抗拉强度已达到3600MPa~4000MPa,然而300g/㎡克重碳纤维布的抗拉强度更是达到了3800MPa~4300MPa的高度。
1、按照设计要求裁剪碳纤维布,裁剪的数量应保证在当天用完,避免浪费。并妥善保管裁剪好的碳纤维布。
2、碳纤维布要做好防潮处理,存放、运输、施工过程中都应避免碳布的弯折。
3、碳纤维布配套树脂应密封储存,远离火源,避免阳光直接照射和有高温源的地方。
4、碳纤维为导电纤维,施工过程中应避免与电源接触,以免发生触电事故。粘贴碳纤维布时,操作人员必须穿工作服,戴好防护口罩和防护手套。
5、树脂的配制和使用场所,应保持通风良好。
6、在现场施工的工作人员应采取相应的有效保护措施。
碳纤维布加固补强混凝土梁板时,截面的平均应变仍符合平截面假定原则,在计算分析中,可将其做为一个基本假定。根据平截面假定,碳纤维的应变应略大于钢筋应变,为简化计算,可以近似认为碳纤维的拉应变等于钢筋拉应变,按照拉力相等的原则,可将碳纤维布的面积转化为等效钢筋面积,然后根据钢筋混凝土单筋矩形截面受弯构件的正截面承载力设计公式进行计算。
总的来说粘贴碳纤维布加固法是一种简单便捷的加固方法,但是它也不是**的,在规范中明确指出,粘贴碳纤维布加固法在提高构件承载力的时候,多只能提高其承载力的40%,所以在实际工程中应根据实际情况选则合理的加固方法,才能达到加固补强的真正目的!