碳(tan)纖(xian)維(wei)增(zeng)強(qiang)聚(ju)合(he)物(wu)是(shi)一(yi)種(zhong)新(xin)興(xing)的(de)高(gao)強(qiang)材(cai)料(liao),最(zui)早(zao)應(ying)用(yong)於(yu)航(hang)空(kong)航(hang)天(tian)等(deng)高(gao)科(ke)技(ji)領(ling)域(yu)。近(jin)年(nian)來(lai)在(zai)土(tu)木(mu)工(gong)程(cheng)領(ling)域(yu)中(zhong)的(de)研(yan)究(jiu)與(yu)應(ying)用(yong)得(de)到(dao)了(le)迅(xun)速(su)發(fa)展(zhan)。較(jiao)之(zhi)傳(chuan)統(tong)的(de)結構加固方法,碳纖維加固技術是一種新型高效的加固修複技術,它具有高強、高效、施工便捷、使用麵廣等優點。碳纖維加固技術是利用改性環氧樹脂類膠結材料將碳纖維片材粘貼於混凝土表麵,從而達到結構補強及改善受力性能的目的。此項技術在美國、日本等發達國家已成熟運用,在20世紀90年代後期國內才開始碳纖維加固技術的研究與應用,雖取得了一定的成果,但至今尚未形成係統的理論。
粘貼碳纖維結構加固技術是指采用高性能粘結劑將碳纖維布粘貼在建築結構構件表麵,使兩者共同工作,提高結構構件的(抗彎、抗剪)承載能力,由此而達到對建築物進行加固、補強的目的。
碳纖維加固技術適用於各種結構類型、各種結構部位的加固修補,如梁、板、柱、屋架、橋墩、橋梁、筒體、殼體等結構,要求基層混凝土的強度等級不低於C15即可;另外,磚砌體的某些力學性能也可以用碳纖維進行加固。
一、碳纖維材料的基本特性
碳(tan)纖(xian)維(wei)增(zeng)強(qiang)複(fu)合(he)材(cai)料(liao)補(bu)強(qiang)加(jia)固(gu)所(suo)采(cai)用(yong)的(de)基(ji)本(ben)材(cai)料(liao)是(shi)高(gao)強(qiang)度(du)或(huo)高(gao)彈(dan)性(xing)模(mo)量(liang)的(de)連(lian)續(xu)碳(tan)纖(xian)維(wei),單(dan)向(xiang)排(pai)列(lie)成(cheng)束(shu),用(yong)環(huan)氧(yang)樹(shu)脂(zhi)浸(jin)漬(zi)固(gu)化(hua)的(de)碳(tan)纖(xian)維(wei)板(ban)或(huo)未(wei)經(jing)樹(shu)脂(zhi)浸(jin)漬(zi)固(gu)化(hua)的(de)碳纖維布,統tong稱cheng碳tan纖xian維wei片pian材cai。將jiang片pian材cai用yong專zhuan門men配pei製zhi的de粘zhan貼tie樹shu脂zhi或huo浸jin漬zi樹shu脂zhi粘zhan貼tie在zai橋qiao梁liang混hun凝ning土tu構gou件jian需xu補bu強qiang加jia固gu部bu位wei表biao麵mian,樹shu脂zhi固gu化hua後hou與yu原yuan構gou件jian形xing成cheng新xin的de受shou力li複fu合he體ti,共gong同tong工gong作zuo。
1、碳纖維片材;
片材碳纖維材料的拉伸強度在(2400~3400)MPa之間,與普通碳素鋼板拉伸強度為240MPa相比,片材的拉伸強度很高。
片材碳纖維材料的彈性模量依片材力學性能不同,碳纖維片材依力學性能分成高模量、高強度和中等模量三類。高模量碳纖維片材的彈性模量較高,但其伸長率較低。
相比之下,碳纖維片材的單位重比鋼材低許多,說明碳纖維片材較輕。碳纖維的化學結構穩定,本身不會受酸堿鹽及各類化學介質的腐蝕,有良好的耐寒和耐熱性。
2、配套樹脂類粘結材料;
混凝土結構加固修補配套樹脂係統包括底層塗料,用於滲透過混凝土表麵,促進粘結並形成長期持久界麵的基礎;油灰,用於填充整個表麵空隙並形成平整表麵以便使用碳纖維片材;浸漬樹脂或粘結樹脂,前者用於碳纖維布粘貼,後者用於碳纖維板粘貼。
二、碳纖維布加固的原理
用於建築結構加固的碳纖維材料具有優良的力學性能,其抗拉強度一般為建築用鋼材的十幾倍;但是,碳纖維材料織成碳纖維布後hou,其qi中zhong的de各ge碳tan纖xian維wei絲si很hen難nan完wan全quan共gong同tong工gong作zuo,在zai承cheng受shou較jiao低di的de荷he載zai時shi,一yi部bu分fen應ying力li水shui平ping較jiao高gao的de碳tan纖xian維wei絲si首shou先xian達da到dao其qi抗kang拉la強qiang度du並bing退tui出chu工gong作zuo狀zhuang態tai,以yi此ci類lei推tui,各ge碳tan纖xian維wei絲si逐zhu漸jian斷duan裂lie,直zhi至zhi整zheng體ti破po壞huai。而er使shi用yong粘zhan結jie劑ji後hou,各ge碳tan纖xian維wei絲si能neng很hen好hao地di共gong同tong工gong作zuo,大da大da提ti高gao碳纖維布的抗拉強度,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,因此粘結劑對碳纖維布的加固起著關鍵的作用,它既要確保各碳纖維絲共同工作,同時又確保碳纖維布與結構共同工作,從而達到加固的目的。
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