公路監(jiān)理師之鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固改造技術(shù)(1)

　　碳纖維加固技術(shù)

　　碳纖維布加固技術(shù)是利用碳素纖維布和專用結(jié)構(gòu)膠對(duì)建筑構(gòu)件進(jìn)行加固處理，該技術(shù)采用的碳素纖維布強(qiáng)度是普通二級(jí)鋼的10倍左右。具有強(qiáng)度高、重量輕、耐腐蝕性和耐久性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。厚度僅為2mm左右，基本上不增加構(gòu)件截面，能保證碳素纖維布與原構(gòu)件共同工作。

$lesson$　　1、碳纖維介紹

　　碳纖維根據(jù)原料及生產(chǎn)方式的不同，主要分為聚丙烯腈(PAN)基碳纖維及瀝青基碳纖維。碳纖維產(chǎn)品包括PAN基碳纖維(高強(qiáng)度型)及瀝青基碳纖維(高彈性型)。

　　2、環(huán)氧樹脂

　　不同類型的樹脂還可以保證其對(duì)砼具有良好的滲透作用，例如底涂樹脂;以及對(duì)碳纖維片與砼結(jié)構(gòu)的粘接作用，例如環(huán)氧粘結(jié)樹脂等。

　　(1)環(huán)氧樹脂簡(jiǎn)介

　　僅僅依靠碳纖維片本身并不能充分發(fā)揮其強(qiáng)大的力學(xué)特性及優(yōu)越的耐久性能，只有通過環(huán)氧樹脂將碳纖維片粘附于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)表面并與之緊密地結(jié)合在一起形成整體共同工作，才能達(dá)到補(bǔ)強(qiáng)的目的。因此，環(huán)氧樹脂的性能是重要的關(guān)鍵之一。環(huán)氧樹脂因類型不同而有不同的性能，適應(yīng)于各個(gè)部位的不同要求。例如底涂樹脂對(duì)混凝土具有良好的滲透作用，能滲入到混凝土內(nèi)一定深度;粘貼碳纖維片的環(huán)氧樹脂易于 "透"過碳纖維片，有很強(qiáng)的粘結(jié)力。依使用溫度的不同，樹脂還分為夏用及冬用類樹脂。我公司使用的各類樹脂規(guī)格及性能(包括底層涂料的規(guī)格及性能、環(huán)氧膩?zhàn)拥囊?guī)格及性能、粘結(jié)樹脂的規(guī)格及性能等均有詳細(xì)表格資料、以備索取)。

　　(2)物理性能

　　碳纖維片工法中使用了底涂、膩?zhàn)印⒔B粘著樹脂等三種環(huán)氧樹脂。上述三種環(huán)氧樹脂的使用目的各不相同，其物性標(biāo)準(zhǔn)也不相同。

　　①底涂：粘著強(qiáng)度

　　底涂必須確實(shí)具有把作用在混凝土表面上的荷載傳遞到碳纖維片上的力學(xué)性能。因此粘著強(qiáng)度成為制定其物性標(biāo)準(zhǔn)的重要依據(jù)。

　?、谀?zhàn)樱?/P>

　　壓縮強(qiáng)度

　　?壓縮彈性率

　　膩?zhàn)佑糜谔畛浠炷辽系奈⑿∪睋p部分。因此，要求必須具有與混凝土同等以上的壓縮強(qiáng)度。此外，還要求具有較高的壓縮彈性模量。根據(jù)以上理由，制定膩?zhàn)拥奈镄詷?biāo)準(zhǔn)時(shí)主要根據(jù)其壓縮強(qiáng)度及壓縮彈性模量。剪切強(qiáng)度

　　?粘著強(qiáng)度

　　膩?zhàn)优c底涂一樣必須具有把因荷載作用等在混凝土表面上發(fā)生的應(yīng)變確實(shí)傳遞到碳纖維片上的力學(xué)性能。因此剪切強(qiáng)度及粘著強(qiáng)度便成為制定其物性標(biāo)準(zhǔn)的重要依據(jù)。

　?、?粘著樹脂：

　　張拉強(qiáng)度

　　?彎曲強(qiáng)度

　　碳纖維片工法系通過向碳纖維片內(nèi)滲透浸滲粘著樹脂、通過固化形成CFRP。重要的是固化后的CFRP的物性，而浸滲粘著樹脂本身的物性并非重要。但要想獲得良好的CFRP物性，浸滲粘著樹脂本身的物性確實(shí)也有影響。因此制定了最小限度的張拉強(qiáng)度及彎曲強(qiáng)度的物性標(biāo)準(zhǔn)。

　　剪切強(qiáng)度

　　?粘著強(qiáng)度

　　浸滲粘著樹脂除滲透到碳纖維片內(nèi)、通過固化形成CFRP之外，還具有粘著劑的功能。與膩?zhàn)印⒌淄客瑯?，必須具有把因載荷作用等在混凝土表面上發(fā)生的應(yīng)變確實(shí)傳遞到碳纖維片上的力學(xué)性能。因此剪切強(qiáng)度及粘著強(qiáng)度便成為制定其物性標(biāo)準(zhǔn)的重要依據(jù)。

　　相比之下，國(guó)產(chǎn)的樹脂材料目前缺乏配套產(chǎn)品，用途單一，且尚未制定出嚴(yán)格的物性標(biāo)準(zhǔn)。

　　2、碳纖維材料與其他加固材料對(duì)比

　　(1)抗拉強(qiáng)度：碳纖維的抗拉強(qiáng)度約為鋼材的10倍。

　　(2)彈性模量：碳纖維復(fù)合材料的拉伸彈性模量高于鋼材，但芳綸和玻璃纖維復(fù)合材料的拉伸彈性模量則僅為鋼材的一半和四分之一。

　　(3) 疲勞強(qiáng)度：碳纖維和芳綸纖維復(fù)合材料的疲勞強(qiáng)度高于高強(qiáng)綱絲。金屬材料在交變應(yīng)力作用下，疲勞極限僅為靜荷強(qiáng)度的30%～40%。由于纖維與基體復(fù)合可緩和裂紋擴(kuò)展，以及存在纖維內(nèi)力再分配的可能性，復(fù)合材料的疲勞極限較高，約為靜荷強(qiáng)度的70%～80%，并在破壞前有變形顯著的征兆。

　　(4)重量：約為鋼材的五分之一。

　　(5)與碳纖維板的比較：碳纖維片材可以粘貼在各種形狀的結(jié)構(gòu)表面，而板材更適用于規(guī)則構(gòu)件表面。此外，由于粘貼板材時(shí)底層樹脂的用量比片材多、厚度大，與混凝土界面的粘接強(qiáng)度不如片材。

　　3、材料性能

　　碳纖維片是以碳纖維為組分，以樹脂為基體，通過一定的成型方法形成的單向排列的碳纖維的復(fù)合片材。它具有極其優(yōu)越的品質(zhì)：材料質(zhì)輕高強(qiáng)，碳纖維片的抗拉強(qiáng)度比同截面鋼材高7~10倍，用環(huán)氧樹脂將它與結(jié)構(gòu)物粘貼后形成一體，能可靠地與鋼筋混凝土共同工作，獲得優(yōu)異的補(bǔ)強(qiáng)效果，而結(jié)構(gòu)物自重的增加幾乎可以忽略;其抗疲勞強(qiáng)度高，耐久性能好，耐磨損、抗老化等。注：設(shè)計(jì)厚度是按照碳纖維斷面積推算出的厚度，施工時(shí)用的片材含有集束用的預(yù)浸樹脂、玻璃纖維網(wǎng)和襯紙，其厚度與設(shè)計(jì)厚度不同。

　　4、工具簡(jiǎn)介

　　(1)基底處理工具：

　?、?磨機(jī)：用于混凝土表面的打磨用

　?、?鏨子：用于剔鑿混凝土表面松散部位的混凝土殘?jiān)?/P>

　　③ 鋼絲刷：用于清除混凝土表面的不潔污漬

　　(2) 粘貼碳纖維：

　?、?調(diào)料容器：用于調(diào)和環(huán)氧樹脂用

　?、?衡器：用于稱量材料各組分的重量

　?、?攪拌器：用于攪拌混合樹脂材料用

　?、?刮板：用于修補(bǔ)凹凸不平及粘貼碳纖維撫平用

　?、?滾筒刷：用于涂刷樹脂用

　　⑥ 羅拉：用于碳纖維的脫泡和壓緊用

　　(3) 檢測(cè)類工具：

　?、?靠尺：用于檢查混凝土表面平整度

　?、?塞尺：與靠尺配合使用

　?、?溫濕度計(jì)：用于測(cè)量大氣溫度、濕度用

　?、?小鼓錘：用于檢查空鼓用 ⑤ 卷尺與鋼板尺

　　(4) 修補(bǔ)類工具

　　① 注膠器：用于向空鼓內(nèi)注入粘結(jié)樹脂

　?、?割刀：用于割開空鼓處碳纖維片以便注入粘結(jié)樹脂

　　(5) 勞保類用品

　?、?工作服、工作帽

　　② 防護(hù)眼睛

　?、?防塵口罩

　?、?安全帽

　?、?膠手套

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