碳纖維布加固混凝土結(jié)構(gòu)的原理與施工技術(shù)探討1

　　1、碳纖維布結(jié)構(gòu)加固技術(shù)簡(jiǎn)介

　　粘貼碳纖維結(jié)構(gòu)加固技術(shù)是指采用高性能粘結(jié)劑將碳纖維布粘貼在建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件表面，使兩者共同工作，提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的(抗彎、抗剪)承載能力，由此而達(dá)到對(duì)建筑物進(jìn)行加固、補(bǔ)強(qiáng)的目的。

　　碳纖維增強(qiáng)聚合物(Carbon Fibre Reinforced Poly-mer簡(jiǎn)稱CFRP，也稱為碳纖維增強(qiáng)塑料)是由環(huán)氧樹(shù)脂粘高抗拉強(qiáng)度的碳纖維束而成的。使用碳纖維布加固具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：a、強(qiáng)度高(強(qiáng)度約為普通鋼材的10倍)，效果好;b、加固后能大大提高結(jié)構(gòu)的耐腐蝕性及耐久性;c、自重輕(約200g/m2)，基本不增加結(jié)構(gòu)自重及截面尺寸;柔性好，易于裁剪，適用范圍廣;d、施工簡(jiǎn)便(不需大型施工機(jī)構(gòu)及周轉(zhuǎn)材料)，易于操作，經(jīng)濟(jì)性好;e、施工工期短(本工程實(shí)例僅用一周);因此，碳纖維結(jié)構(gòu)加固技術(shù)在混凝土結(jié)構(gòu)方面已產(chǎn)生較大的效應(yīng)。

　　碳纖維加固技術(shù)適用于各種結(jié)構(gòu)類型、各種結(jié)構(gòu)部位的加固修補(bǔ)，如梁、板、柱、屋架、橋墩、橋梁、筒體、殼體等結(jié)構(gòu)，要求基層混凝土的強(qiáng)度等級(jí)不低于C15即可;另外，磚砌體的某些力學(xué)性能也可以用碳纖維進(jìn)行加固。

　　2、碳纖維布加固的原理

　　用于建筑結(jié)構(gòu)加固的碳纖維材料具有優(yōu)良的力學(xué)性能，其抗拉強(qiáng)度一般為建筑用鋼材的十幾倍;但是，碳纖維材料織成碳纖維布后，其中的各碳纖維絲很難完全共同工作，在承受較低的荷載時(shí)，一部分應(yīng)力水平較高的碳纖維絲首先達(dá)到其抗拉強(qiáng)度并退出工作狀態(tài)，以此類推，各碳纖維絲逐漸斷裂，直至整體破壞。而使用粘結(jié)劑后，各碳纖維絲能很好地共同工作，大大提高碳纖維布的抗拉強(qiáng)度，故碳纖維加固首先必須使碳纖維布中的碳纖維絲能共同工作，因此粘結(jié)劑對(duì)碳纖維布的加固起著關(guān)鍵的作用，它既要確保各碳纖維絲共同工作，同時(shí)又確保碳纖維布與結(jié)構(gòu)共同工作，從而達(dá)到加固的目的。

　　3、工程概況

　　某制藥廠保太松車間建于1984年，因長(zhǎng)期受腐蝕性氣體的侵蝕，三根薄腹梁下弦混凝土與鋼筋均遭受嚴(yán)重腐蝕，導(dǎo)致保護(hù)層混凝土開(kāi)裂、酥松、剝落，下弦鋼筋銹蝕、剝落，鋼筋受力截面削弱，危及結(jié)構(gòu)安全，影響工人的生產(chǎn)情緒;經(jīng)與設(shè)計(jì)人員一起進(jìn)行分析比較，選擇粘貼碳纖維布進(jìn)行加固，能防止腐蝕性氣體的侵蝕，延長(zhǎng)梁的使用壽命。 

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　　4、碳纖維布加固的依據(jù)及前提

　　4.1碳纖維布加固的依據(jù)

　?、拍持扑帍S提供的保太松車間圖紙。

　?、莆菁艿母g情況。

　?、潜「沽旱膶?shí)際檢測(cè)強(qiáng)度。

　?、取痘炷两Y(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)程》。

　　4.2碳纖維布加固的前提

　　首先，利用回彈法對(duì)薄腹梁混凝土進(jìn)行檢測(cè)，以供加固參考。經(jīng)檢測(cè)，混凝土的實(shí)際強(qiáng)度為C30.

　　根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，及現(xiàn)場(chǎng)混凝土、鋼筋的腐蝕情況，考慮提高下弦的抗拉強(qiáng)度等級(jí)，為此，將610mm寬的T700S型碳纖維布裁成兩半，分兩層粘貼在下弦的底面及兩側(cè)(薄腹梁下弦寬度為200mm)，加固后，相當(dāng)于增加原受拉鋼筋面積的46%，彌補(bǔ)了由于原鋼筋銹蝕而造成的截面削減，構(gòu)件的承載力得到加強(qiáng)，而且，總體配筋率ρmin≤ρ≤ρmax ，可以滿足使用要求。

　　4.3碳纖維布的設(shè)計(jì)

　　因梁底寬度為200mm，而碳纖維布的寬度為610mm，兼顧加固時(shí)碳纖維布的幅寬效應(yīng)及下弦的受拉范圍，考慮將碳纖維布裁為兩半，一層為300mm寬，一層為310mm寬，分兩層粘貼在梁的下側(cè)及兩面?zhèn)冗?兩側(cè)邊高度為50-55mm)，應(yīng)注意：轉(zhuǎn)角處須處理成圓角(R≥10mm)。