碳纤维布加固法是将碳纤维布采用与之配套的碳纤维布浸渍胶粘贴于结构构件的表面,使得碳纤维复合材料与结构共同受力,利用碳纤维布自身的抗拉强度大、自重轻等优点来提高构件承载能力,使结构的强度、抗裂性和延长性等性能得到提升。
2000年,河南省建筑科学研究院率先把碳纤维加固技术引入我省,并成功地完成了洛三高速某公路桥50米预应力大梁的加固设计和施工,填补了我省在该项加固技术方面的空白。
粘贴碳纤维布加固法常用于加固现浇板、梁和柱等混凝土构件,现在我们根据不同的受力特性,介绍相应的加固技术要点。
受弯构件加固可分为正弯矩区域加固以及负弯矩区域,正弯矩区主要表现为底部受力钢筋不足以抵抗受力产生的跨中正弯矩,从而导致承载能力不足,负弯矩不足主要表现为构件上部两端或约束端受拉钢筋不足以抵抗因受力产生的负弯矩,从而使得承载能力不足。
受弯构件正截面加固常见于梁、板构件,当梁、板构件使用荷载增加导致受弯承载能力不足时,可对其进行加固。可在受弯构件的受拉边混凝土表面上粘贴纤维复合材料进行加固,以此提高受拉区的抗拉强度,从而提高结构构件的承载能力。
当受弯构件的斜截面受剪承载力不足时,应将碳纤维布粘贴成垂直于构件轴线方向的环形箍或其他有效的U型箍,不得采用斜向粘贴方式。
混凝土轴心受压构件可采用沿全长无间隔地环向粘贴碳纤维布的方法,即环向围束法,对轴心受压构件正截面承载力进行间接加固,其原理与配置螺旋箍筋的轴心受压构件相同,通过环向约束力作用间接提高正截面抗压承载能力。
当框架柱斜截面受剪承载力不足时,可将碳纤维布粘贴成环形箍,且纤维方向应与柱的纵轴心垂直。
大偏心受压构件加固
受压构件为大偏心受压钢筋混凝土柱时,当受拉区抗拉承载力不足时,可将碳纤维布粘贴于构件受拉区边缘混凝土表面,且纤维方向应与柱的纵轴心方向一致。
受拉构件正截面加固
环形或其他封闭式钢筋混凝土受拉构件受拉承载能力不足时,可采用外粘碳纤维布法进行加固,设计时应按原构件纵向受拉钢筋的配置方式,将纤维布粘贴于相应位置的混凝土表面上,且纤维方向应与构件受拉方向一致,并处理好围拢部位的搭接和锚固问题。
提高柱延性的加固
钢筋混凝土柱因延性不足而进行抗震加固时,可采用环向粘贴碳纤维布形成的环向围束作为附加箍筋,从而达到提高抗震性能得目的。碳纤维布环向围束作为柱的附加箍筋来防止柱的塑铰区搭接破坏或提高柱的延性,在震后的修复加固工程中应用较多。
裂缝修补加固
当混凝土构件出现裂缝且需要对裂缝进行修复时,可先对裂缝进行灌注结构胶或其他材料进行裂缝修复后,再进行碳纤维布粘贴。用这种方法能够有效进行裂缝的封闭处理,抑制裂缝扩展且同时达到结构补强的目的。
粘贴碳纤维布加固法注意事项
1、《混凝土结构加固设计规范》GB50367-2013*10.1.2条规定被加固的混凝土结构构件,其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得低于1.5MPa。在实际工程中,经常会遇到原结构的混凝土强度低于现行设计规范规定的强度等级的情况。如果原结构混凝土强度过低,它与纤维复合材的粘接强度也必然会很低,容易发生脆性的剥离破坏。因此需同时满足基材混凝土强度等级不低于C15以及基材混凝土表面的正拉粘接强度不得低于1.5MPa两个指标的要求。
2、粘贴碳纤维布加固混凝土构件时,应将纤维受力方式设计成仅承受拉应力作用。
3、本方法不适用于素混凝土构件,包括配筋率不符合现行设计规范小配筋率构造要求的构件的加固。
4、当受弯构件粘贴的多层纤维布允许截断时,相邻两处纤维布宜按内短外长的原则分层截断,外层纤维织物的截断点宜越过内层截断点200mm以上,并应在截断点加U型箍。
5、当加固的受弯构件为板、壳、墙和筒体时,纤维复合材应选择多条密布的方式进行粘贴,每一条带的宽度不应大于200mm,不得使用未经裁剪成条的整幅织物满贴。
6、当采用纤维复合材环向围束对钢筋混凝土柱进行正截面加固或提高延性的抗震加固时,环向围束的纤维织物层数,对圆截面不应少于2层,对正方形和矩形截面柱不应少于3层,环向围束上下层之间的搭接宽度不应小于50mm,纤维织物环向截断点的延伸长度不应小于200mm,且各条带搭接位置应相互错开。
薄薄的一层布,竟可加固建筑结构,如此神奇,其原理是什么呢?用于建筑加固的碳纤维材料具有优良的力学性能,其抗拉强度为同等截面钢材的7-10倍。碳纤维布经环氧胶粘剂与混凝土构件粘接后,各碳纤维丝共同受力,大大提高碳纤维布的抗拉强度,从而达到加固补强的目的。
建筑加固施工采用碳纤维布加固技术的优势在于:①轻质、高强高效,可设计性强;②基本不影响原结构的外观且不对原结构产生损害;③其化学性质稳定,耐候性、腐蚀性以及抗疲劳性能等。
但采用碳纤维布加固法进行建筑加固时,对质量把控尤为重要,需按正常的施工程序走,否则建筑加固效果大大打折扣。
碳纤维布施工中应注意的事项:
1.施工温度:宜在5℃以上的温度环境下进行施工,且配套使用符合施工使用温度的树脂。若环境低于5℃温度时,应配套使用低温的树脂或采取升温措施。
2.放线定位:应按建筑加固设计图部位放线定位,再做表面处理和粘贴碳纤维布。
3.配制把控:按使用规定比例配比的树脂配制搅拌的容器不得有油污及杂质,且搅拌直至色泽均匀为止。另需根据实际温度环境把握树脂的每次拌合量和使用时间。
4.表面处理:粘贴前板底先要打磨平整,除去表层油污、浮浆等杂质,直至完全露出结构新面,且混凝土表面要保持干燥;若有钢筋露出其部位要做防锈措施,如损坏程度严重,须采用其它措施,以确保安全;另转角粘贴处须进行倒角处理打磨成圆弧状,且圆弧半径不应小于20mm。
5.按比例准确配制好底胶并搅拌均匀,注意一次调和量在可使用时间内用完,**过时间的不能使用,以确保粘接质量;底胶硬化后,在表面有凸起部分时,要用磨光机或砂纸打光。
6.粘贴碳纤维布:粘贴碳纤维布时要从中间向两侧进行粘贴,可避免施工时产生气泡影响建筑加固效果。
7.碳纤维布的建筑加固施工应由熟悉施工工艺的专业建筑加固公司精心组织、精心施工完成,方可达到预期效果。
相对于当今常见的混凝土结构,钢结构具备明显的优势。钢结构自重轻,抗震性能好,资源回收价值高,被称为可重复利用型与环保型绿色建筑。如今,钢结构的数量,更标志着一个国家或地区的经济实力,自我国提出在建筑中“积极、合理的用钢”后,我国钢结构的数量也在逐年呈上升趋势。
与混凝土结构类似,钢结构在外界环境与荷载的长期作用下,同样会不可避免的出现各种损伤与缺陷。钢结构损伤的长期累积,会导致结构力学性能劣化,甚至导致结构失效,为保证结构安全与节约资源就必须对钢结构进行加固处理。
钢结构传统加固方法
钢结构加固中,传统的方式要属焊接加固。焊接加固即在结构受损部位焊接金属盖板或型钢,对钢结构起到加固补强的作用。焊接加固应用时间长,技术成熟度高,但存在焊接后材料性能变差、受操作人员影响程度高的风险。
既然钢结构可以像混凝土结构一样采用碳纤维布进行加固,是否意味着二者对于材料有着相同的需求呢?我们都知道,碳纤维布加固是通过配套浸渍胶,将碳纤维布与基材形成整体来共同受力,也就是说,碳纤维布与基材之间,能否形成整体将是影响加固效果的重要因素。而钢结构与混凝土结构属于不同种类基材,对材料的要求,自然会存在不同。
在GB 50728-2011安全性鉴定中,对钢结构中用到的浸渍胶进行了特殊的要求。相对于混凝土结构,钢结构对浸渍胶的各项指标要求有很大的提升。钢结构对胶体的高要求,导致大量在混凝土结构加固中采用的浸渍胶,在钢结构中变为不合格产品,在选择碳纤维布对钢结构进行加固时,应当尤为注意。
截止目前,碳纤维布在钢结构中的应用,还达不到混凝土结构加固那样成熟。由于两种基材的差异性,导致碳纤维布加固钢结构的难度要远**混凝土结构。卡本将继续带来更多碳纤维布加固钢结构的相关讨论,与加固同仁共同进步。
碳纤维材料是目前常用的一种加固材料,和其他的加固材料相比,碳纤维材料有多种优势,而且性价比较高,目前被广泛的应用于建筑工程以及其他领域中。碳纤维加固也是一种新型的加固方式,实际施工时,将碳纤维布用结构胶粘贴在混凝土接触层表面,提高建筑物的承重能力,从而起到加固维护的效果,碳纤维材料既然这么好,那么碳纤维加固材料的使用寿命有多长呢?下面的时间施邦小编就来给大家详细的介绍下。
和其他的加固材料比较后会发现,碳纤维材料的耐久性非常强,国家规范中对碳纤维材料的使用年限设定的是50年,不过在实际施工的过程中会发现,碳纤维材料的使用寿命不止50年,即使在恶劣的环境中施工,碳纤维材料的使用性能也不会受到干扰,不过这里所说的是优质的碳纤维材料,有些劣质的碳纤维材料,虽然市场售价较低,但是存在的质量瑕疵问题严重,使用这类劣质的碳纤维材料进行加固维修,不仅达不到预期的加固效果,反而会降低建筑物的使用寿命,另外,还会带来严重的安全隐患。
碳纤维加固方法虽然是目前常用的加固方法,不过碳纤维加固方法也存在一些弊端,对于碳纤维加固技术的局限性方面,并不是所有的加固工程都适合采用该种加固方法的,对此我们要明确,另外,随着建筑行业的发展,碳纤维加固技术在我国已经趋于成熟,碳纤维加固过程中存在的诸多难点都已经被克服,而且碳纤维材料也在不断更新换代,现在市场上销售的碳纤维材料,更适合在加固工程中使用。
很多业主咨询关于房屋楼板裂缝、梁柱裂缝修复方法的时候,往往加固公司会建议他们做碳纤维加固。相信很多业主听到这个碳纤维加固会感觉到不知道这是什么东西,大家都知道碳纤维是一种材料,但是竟然能够用到建筑混凝土构件的加固上。下面施邦小编就跟大家说说碳纤维到底是什么?碳纤维加固是怎么回事?
碳纤维加固技术已成为当今主流趋势,碳纤维加固的场所随处可见,例如超市纤维加固、银行柱子、桥梁裂缝修补等,甚至碳纤维也可以用到地暖上?
碳纤维是什么?
1. 碳纤维又称为碳纤维原料(cf),碳纤维加固包括:碳纤维布加固、碳纤维加固。是从**纤维碳化、石墨化处理后得到的未经石墨材质(与乱层石墨近似),一般碳纤维的密度为1750/m3,**的碳纤维呈黑色。
2. 包含**90%的无极高分子纤维。对酸、碱、耐腐蚀性能较强,不溶不胀、耐油、抗辐射、抗放射、吸收有毒气体和减速中子等特性。
3. 碳纤维按原料可分:聚腈基碳纤维、沥青基碳纤维等。性能可分:通用型、高强型、中模高强型、高模型、**高模型碳纤维。状态可分:长丝、短纤维、短切纤维。
4. 碳纤维应用领域:土木建筑、航空航天、汽车材质、纤维加固、体育用品、压力容器、碳纤维布等。
碳纤维的重量不及钢的四分之一,而他的应用领域却尤为广泛,所以碳纤维究竟是什么?碳纤维就是我们生活中的一切。
碳纤维加固是什么?
碳纤维加固包括碳纤维布加固和碳纤维板加固两种。碳纤维材料用于混凝土结构加固修补的研究始于80年代美、日等发达国家。
我国的这项技术起步很晚,但随着我国经济建设和交通事业的飞速发展,现有建筑中有相当一部分由于当时设计荷载标准低造成历史遗留问题,一些建筑由于使用功能的改变,难以满足当前规范使用的需求,亟需进行维修、加固。国内早通过的规范是2003年《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》,其编号为CECS146:2003,已经被的国家标准规范2006《混凝土结构加固设计规范》代替,其编号为GB 50367-2006.碳纤维加固近的国标是《结构加固修复用碳纤维片材》GB/T 21490-2008,08年10月1日起执行。
碳纤维与传统的加大混凝土截面或粘钢混凝土补强相比,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,碳素纤维作为划时代的补强材料,而备受青睐和关注。
碳纤维布在墙体加固的应用,首先可以从墙体受力的角度来分析。墙体在服役过程中,主要承受上部荷载传递的压力。而碳纤维布虽说抗拉强度高,但其质软且自身抗剪强度几乎可以忽略,无法承受压应力的作用,因此碳纤维布适用于受弯与受拉构件加固,不适用于墙体受压加固。
另一方面,不同基材的墙体与碳纤维布的整体工作性能也大不相同。常用墙体包含砌体墙与混凝土墙,碳纤维布与混凝土基材能够形成整体共同工作,但在砌体墙中由于砌体表面水泥砂浆整体性较差,导致碳纤维布在砌体墙加固中,易发生水泥砂浆剥离破坏,造成加固失效。
那么,碳纤维布到底能在墙体加固中起到怎样的作用呢?大量实验证明,在保证碳纤维布锚固的情况下,碳纤维布加固墙体能够有效参与墙体受剪作用,改变破坏形式,提高墙体抗剪承载力与抗震性能。事实上,在墙体加固中,碳纤维布加固具有很高的局限性。当墙体承载力不满足要求、或墙体配筋率不符合要求时,宜采用增大截面加固法或钢筋混凝土面层法对墙体进行双面或单面的加固。
利用这两种方法能够有效提高墙体抗压承载力,但需注意植入钢筋能否**新旧结构共同工作,因此在增大截面或钢筋混凝土面层法中,植筋胶将是影响质量的重要因素。