现实生活中地震一直是自然灾害中对人类伤害的之一,在地震之后,建筑物结构受损严重,出现裂缝,甚至倒塌等情况。因此,小悍觉得,现有建筑进行抗震加固的目的就是为使既有建筑达到抗震加固的基本要求,即就是在发生地震的时候建筑结构能够不倒塌伤人。
地震之后,各项救灾工作有条不紊的开展,建筑物的修复和加固工作更是重中之重。那么,建筑物怎么进行加固修复呢?
经历地震后,有关鉴定部门都会对建筑物进行一个抗震鉴定,然后根据其结果对建筑物进行抗震加固设计。众所周知,传统抗震加固方法有粘钢加固、加大截面加固法、缠绕钢丝加固法等。今天,小悍就给大家介绍一种既实惠又好用的加固材料---悍马碳纤维布。
碳纤维布加固法是近年来新兴的加固方法,针对结构裂缝、承载力不足等都有其加固的优势,随着国家加大对建筑的抗震加固力度,碳纤维布发挥其优良性能,在抗震加固中却大有作为。我们知道,在建筑物中,真正承重的是柱子,所以在加固的时候,为提高柱子延性,我们都会针对柱子做碳纤维布环束法加固,对混凝土柱施加一环向约束,提高混凝土轴心承载力以及混凝土柱的延性,达到抗震加固的目的。
在采用碳纤维布对建筑物抗震加固时,必须遵循以下几点原则:
1.因为建筑物本身受损严重,所以在施工过程中一定要保证不要二次伤害建筑物的结构。所以目前来说,碳纤维布加固是对建筑物损耗小的一种加固方法,推荐在灾区大量推广;
2.在进行建筑物抗震鉴定之后,确定适合建筑物的加固方法,切不可凭经验直接施工,毕竟这是关乎人命的事情;
3.荷载传递的合理性,尽量保持原结构的合理传力途径,消除或减少原结构传力途径的缺陷。
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!
碳纤维布及浸渍胶该如何选择
对于从事结构加固的施工人员,粘贴碳布其实并不陌生,但如何选择好的碳布和浸渍胶是一件令人较其的事情。市面上众多品牌的碳布浸渍胶鱼龙混杂,令人头晕目眩的同时看起来似乎都没什么区别。然而不同的产品却存在较大的价格差异,部分工程由于采用了价格低廉的劣质产品导致加固失效也常有发生,那么,怎样在众多厂家中辨识出的碳布和浸渍胶呢。
1、首先确定碳布和配套浸渍胶的等级
首先我们要知道碳纤维布有一级300g、一级200g、二级300g和二级200g四种规格,配套浸渍胶有A级和B级两种等级。有些图纸设计说明直接就会给出碳布和胶的等级规格,例如设计说明中明确提出碳布采用一级300g,配套浸渍胶采用A级胶。那我们就可以直接跟材料厂家说明规格等级就可以了。如果设计说明没有明确提出碳布和胶的等级规格,我们可以根据材料几项关键性能参数进行判断材料规格等级。例如提到碳布抗拉强度≥3400MPa、弹性模量230GPa、伸长率1.6%,那我们就可以确定碳布等级为一级,抗拉强度≥3000MPa、弹性模量200GPa,伸长率1.5%,说明碳布等级为二级;可以根据碳布厚度确定碳布的克数,厚度为0.167mm,碳布为300g/㎡,厚度为0.111mm,碳布为200g/㎡;胶体抗拉强度≥38MPa,弹性模量≥2400MPa,伸长率为1.5%说明为A级胶;若胶体抗拉强度≥30MPa,弹性模量≥1500MPa,伸长率为1.5%说明为B级胶。
2、检查检测报告是否齐全
首先涉及到结构安全的加固材料必须通过安全性鉴定,若图纸要求设计年限是30年一定得检查浸渍胶安全性鉴定报告中是否有耐湿热老化这项检测,若图纸要求设计年限是50年,还需要检查浸渍胶耐长期应力的检测;其次要检查浸渍胶的无毒检测报告。无毒检测报告有一个是检测、二等有毒物质含量的检测报告,如果产品有该报告则说明浸渍胶不会挥发出或者挥发出很少的有害气体。另一个无毒是针对小白鼠和白兔的喂食和皮肤涂抹,如果该产品有该报告则说明浸渍胶对人体皮肤基本没有性。卡本浸渍胶通过了全项的安全性鉴定报告的检测,并且也通过了无毒检测报告,是国内检测报告为齐全的生产厂家。
3、观察产品外观以及施工体验性
当碳布和浸渍胶进场时,检查碳布外观是否有明显的不平整现象。在施工过程中感受胶体是否好用,胶体如果太稠则会导致施工人员施工体验性不好,并且胶体很难充分浸透碳布,达到的加固效果,若果胶体太稀,又会导致浸渍胶流淌,影响粘接效果。
了解厂家规模以及技术能力
如果厂家规模太小,生产能力就会有问题,会导致供货不及时。卡本拥有4条碳布机,两条结构胶生产线,碳布年产量可达100万平以上,结构胶年产量可到万吨以上。并且常规产品常年有存货,定制产品也会及时生产,保证以快的速度来响应客户一切的合理要求。并且卡本拥有专门的研发部和技术部,拥有技术人员三十多人,占全体员工近三分之一,如果现场出现问题,技术人员会马上进行电话沟通,如果电话沟通解决不了问题,我们会派技术人员去现场进行处理解决问题。
结构安全无小事,在加固材料的选购上更是体现得**。加固材料是结构加固中对安全影响的因素,因此在选购中,我们一定要仔细筛选、谨慎决定,防止一时疏忽,留下安全隐患。
碳纤维布轻质高强、适用面广、施工方便快捷等优点不言而喻,因而碳纤维布加固法作为一种新型的、技术含量高的结构加固技术,在加固领域得到广泛应用,具有很大的推广价值和社会经济效益。本文将碳纤维布加固技术与传统的几种加固技术进行了分析,并且全面阐述了碳纤维加固的优点和在工程应用中需注意的几点不足。另外,本文还将碳纤维布加固与粘钢加固进行对比换算,并提出在不同条件下选用不同加固方案。
目前,钢筋混凝土结构己成为现代建筑、构筑物常用的结构形式,成为我国乃至**占主导地位的建筑结构,在我国经济建设中发挥着不可代替的作用。因此,确保钢筋混凝土结构的安全使用具有重大的现实意义。但是由于自然灾害、年久失修以及人为因素、荷载等级提高和设计规范修订等原因导致建筑结构承载力不足,影响正常使用和安全运行,须对其进行加固处理;加之一些结构工程中混凝土的质量不尽理想,致使加固维修问题更为**,己成为经济建设的沉重负担并制约了进一步的发展。
加固改造具有三个**的优点:投资少、工期短、省空间,这些都会带来显著的经济效益,特别是时间和空间的节省,对工业生产和商业活动来讲,在效益方面往往起着决定性的作用。对承载力不足的工程结构进行修复加固,不仅可以使的生命及财产得到**,还可以尽可能地发挥既有结构的作用,缓解人力、物力、资金紧张的情况,使资金投到需要的地方。
碳纤维增强塑料(Carbon Fiber Reinforced Plastics,下称CFRP,常以碳纤维布的形式出现),具有优异的物理力学性能、耐久性及抗腐蚀性等特点。该材料是在日本发明的,早应用于航空航天,国外早对纤维加固修复混凝土结构技术进行研究的是德国IBMB研究院和瑞士的EMPA实验室,日本、韩国和美国紧随其后,碳纤维塑料对钢筋混凝土进行修复加固在发达国家已成为一项成熟技术②。
与传统加固方法比较,碳纤维增强塑料具有明显的技术优势,主要体现在③:
1)强度高、延性好
碳纤维布具有优异的物理力学性质,抗拉强度2500-4500MPa(是普通钢材的10倍左右),弹性模量是普通钢材的1-2倍。以其强度来提高承载力,以其高弹性模量来改善结构的延展性,从而达到加固的目的。
2)耐久性和耐腐蚀性好
由于其固有的化学特性,致使碳纤维布能够抵抗一般酸碱盐的腐蚀,有良好的耐腐蚀性和耐久性,而且其本身还可以起到对内部混凝土结构的保护作用,间接增加了混凝土保护层,从而达到双重效果。
3)不增加构件的自重及体积
碳纤维布质量轻,厚度薄,粘贴后基本不增加结构自重和尺寸,不影响建筑物的有效使用空间和外观。
4)适用面广
碳纤维布是一种柔性材料,可以方便地裁剪,所以这种加固技术可以广泛适用于各种结构类型(如桥梁、隧道、涵洞、烟囱等)、各种结构形状(如矩形、圆形、曲面结构等)、各种结构部位(梁、板、柱、节点、拱、壳等),且不改变结构形状及不影响结构外观,这是传统加固方法所不具有的。
5)施工便捷高效
碳纤维布加固,无大型机具,没有湿作业,占用场地少。施工工效高,粘贴碳纤维法是粘贴钢板施工工效的4-5倍。施工质量易保证,碳纤维预浸料轻质柔软,易贴附,即使被加固的结构表面不是非常平整,也可以保证很高的粘贴率。
碳纤维布的这些特点,为建筑结构的加固提供了技术支持,决定了碳纤维加固技术具有很大的经济价值和社会效益。
现代建筑中,粘钢加固和碳纤维加固应用较多,此处将两种加固方法进行对比:
碳纤维布轻质高强,厚度为0.111-0.167mm,抗拉强度高,为普通钢材的8-10倍,但各向异性,即抗拉强度高但抗剪强度低;施工更为简便,施工速度为粘钢的2-3倍。
钢板的物理力学性能为各项同性,受力性能好;施工时需夹具和施工机具, 施工工序和施工操作性较碳纤维布复杂。
下表中,我们对碳纤维布与钢板进行换算,通过分析得出:
对于普通小荷载结构或构件,其补强所需面积较小,粘贴碳纤维布1-2层即可满足要求时,**选用粘贴碳纤维布加固,其经济性和施工操作性优势明显:而当结构或构件补强所需面积较大时,即粘贴碳纤维布**过2-3层时,**选用粘钢加固方案,可大幅提高结构的承载力或受力性能,并取得良好的经济性。
随着我国经济建设地迅猛发展,各类建筑结构的适用性和安全性被广泛关注,如何在确保安全的前提下,低投资带来高回报,成为新时代的焦点。以医院等公共建筑为例,新的医疗设备或者结构功能调整,对原有结构提出了需求,如何在短的时间内达到要求,尽可能减少对社会的损失,都值得我们认真思考。
碳纤维布具有强度高、延性好、耐腐蚀和耐久性好、适用面广、施工便捷等优点,在建筑加固中具有广阔的前景。随着科技的不断进步,新的加固材料、新的加固技术,必将为建设注入新的色彩。