碳纖維布加固混凝土結構的技術與應用
發布時間:2014-07-15
【摘要】粘貼
碳纖維布進行混凝土
結構加固技術是一種新型的
加固技術,在現今建築工程中已廣泛應用,它是采用高性能粘結劑將
碳纖維布粘貼在各種
建築結構構件表麵,以提高
混凝土結構構件的抗彎、抗剪、
抗震等能力,達到對建築物、構築物進行加固、補強的作用。本文主要闡述
碳纖維布在加固
混凝土結構方麵的技術與應用。
【關鍵詞】
碳纖維布;
混凝土結構;
加固技術
一、
碳纖維布的定義
碳纖維主要是由碳元素組成的一種特種纖維,其含碳量隨種類不同而異,一般在90%以上。碳纖維具有一般碳素材料的特性,如耐高溫、耐磨擦、導電、導熱及耐腐蝕等。碳纖維比重性能小,因此有很高的比強度。
二、
碳纖維布應用的範圍及優點
碳纖維布在建築市場上廣泛應用於使用荷載的增加、
抗震需求、抑製裂縫、材料老化等,在加固
混凝土結構方麵適用於各種結構類型、部位的修補,如梁、板、柱子、屋架、橋墩、橋梁、筒體、殼體等結構。
碳纖維布加固主要的優點:
1、耐酸、堿、鹽及大氣環境耐腐蝕性能非常好,能保護
混凝土結構等其他材料的表麵及內部質量。
2、
碳纖維布物理力學性能非常優秀,彈性模量數據與鋼接近,抗拉強度大大高於普通鋼筋,眾多試驗表明
碳纖維布加固
鋼筋混凝土是最理想的方案之一。
3、施工質量能夠得到保證:
碳纖維布材料性能是柔軟,形狀可任意塑造,能采用技術處理辦法保證被加固對象表麵無氣泡、無空隙存在。
4、施工非常方便,現場無須任何借助任何大型施工設施和機械用具。
5、
碳纖維布形狀可任意剪裁,適合於混凝土各種類型結構和形狀,且不影響結構外觀質量,最重要的是
施工工藝簡單,工期短。
6、重量輕、厚度薄:粘貼後每平方米重量一般小於1.0kg,粘貼一層
碳纖維布厚度僅為1.0mm左右,加固修補後的自重和外形尺寸可忽略不計。
由此可見,
碳纖維布加固在工程建築上產生的經濟效益非常之大。
三、
碳纖維布加固在具體工程實例的應用
1、工程概況
某工程住宅樓,地下一層,地上十八層,框架結構,填充牆體材料為頁岩多孔磚,樁基采用鑽孔灌注樁,基礎為�板基礎,主體結構砼為商品砼,地下室層高5米,地上部分層高2.9米。基礎混凝土標號C40,地下室C35,地上部分C30,
抗震按設防烈度6度設計。由於業主需要原已建的住宅樓需增加一層,一~二層住宅層改為商用用途。經房屋結構檢測,設計院對原承載結構計算進行複核,需要要對原住宅樓進行全麵補強、加固處理。
結構加固有以下內容:
(1)根據施工圖需要增加一層,增加層柱子采用變小截麵取定,梁、屋麵板采用輕型鋼結構、壓型板等材質處理
(2)一~二層框架柱采用整體
碳纖維布加固、梁端增加結構構造措施,提高結構
抗震能力和延性。
2、設計依據及要點
加固內容的設計依據有《混凝土
結構加固設計規範》、《
建築結構荷載規範》、《
混凝土結構設計規範》、《建築
抗震加固技術規程》、《
混凝土結構後錨固技術規程》以及原設計結構施工圖紙、房屋結構檢測報告要求等。
設計要點:采用加大截麵法加固的框架柱,對需要加固的結構梁、柱采用如下措施:梁側邊用
碳纖維布用150mm款U形箍、中間間隔的淨距150mm,上口用150mm寬
碳纖維布壓邊收頭處理。梁底采用一層200mm寬
碳纖維布粘貼,局部增加為3層;主次梁交叉部位局部作
碳纖維布U形箍加強。柱子加固:柱高全範圍內粘貼三層
碳纖維布,采用封閉式連續粘貼,纖維方向與柱軸線方向垂直。纖維布與混凝土之間、纖維布與纖維布之間都塗有環氧樹脂膠,纖維布纏需要搭接10mm。
(3)材料要求:
碳纖維布的規格為0.1mm×45mm,極限抗拉強度不小於3600Mpa。
四、
施工工藝及質量控製要點
施工操作順序
1、混凝土構件基底處理
(1)用吹風、哄幹機將混凝土表麵保持幹燥,並無油汙、附著物。
(2)混凝土表麵蜂窩、麻麵等缺陷部位應予剔除,對疏鬆部位進行鑿出幹淨後,用提高一級的砼振搗修補。
(3)混凝土若產生的結構貫穿裂縫,需用環氧樹脂及其他技術進行封閉處理。
2、混凝土構件表麵塗底膠
(1)根據設計要求比例將主劑與固化劑放置器量具中,經現場攪拌,在有效時間內使用。
(2)使用毛刷在被加固混凝土構件表麵均勻塗滿刷底膠,來回兩遍,總厚度保持在0.5mm以下,等待膠固化幹燥。
3、用整平膠料找平
(1)混凝土麵層炸模現象先用鑿子鑿平,有油汙、凹凸不平處用砂輪機磨平,然後用整平膠批平。
(2)等待整平膠幹燥約3小時後再觀察表麵是否有塵灰和顆粒,需清除後才能進入下道工序。
4、在混凝土構件表麵粘貼
碳纖維布
(1)按設計圖紙要求尺寸,在
碳纖維布進行排版放樣,按照放樣的位置進行裁剪,裁剪的邊必須光滑,避免有卷口,引起邊緣局部不平整。
(2)按設計要求配置粘貼膠料,用毛刷在被加固混凝土表麵處來回均勻塗刷粘貼膠料,避免有流淌及氣泡產生,特別在構件的搭接、拐角尤其需要注意。
(3)在粘貼好的
碳纖維布表麵用滾筒來回反複滾壓,使
碳纖維布充分浸潤膠料,確保
碳纖維布內無氣泡產生,待完全幹燥後,方可進行下一層
碳纖維布的粘貼。
5、施工規範質量、安全措施要求
施工質量規範要求:基層混凝土構件的混凝土強度標號不得低於C15;
碳纖維布沿纖維方向的搭接長度不得小於100mm;
碳纖維布的端部在必要時應采取相應的附加措施,如采取
鋼板固定等;粘貼
碳纖維布應盡量避開障礙物,如遇無法清除的障礙物而需截斷時,在截斷部位要予以適當強化處理。
施工安全措施:
碳纖維布裁剪及使用時應盡量遠離電源,尤其是高壓電線及輸電線路,避免產生火花引起火災;
碳纖維布的配套用膠要遠離火源,避免陽光直接照射,做好遮陽防塵措施;現場施工人員應穿工作服,同時還須佩戴口罩和手套,施工人員嚴禁在現場吸煙;配置及使用膠的場所必須保持良好的通風,防止施工作業中毒。
6、施工溫度要求
在使用
碳纖維布加固混凝土時,必須注意是施工的現場溫度。現場溫度一般控製在50攝氏度左右,若溫度長期處於較低溫狀態,要采取其它技術處理措施或暫停施工,以保證施工現場質量。
五、結束語
碳纖維布材料是非常有前途的新型材料,是目前性能最好,用途最多的增強纖維。隨著
碳纖維布zaihunningtuyingyongbuduandefazhan,muqianwanquankeyiyuzhangangjishudexingnengxiangpimei,erqiehenkuaikeyitidaizhangangjishu,nenggouzuidafahuitadejingjiyujishudexiaoyi。
參考文獻:
[1]賀雲;建築物受震破壞的原因分析及現有房屋的
抗震加固措施[J];河北職業技術學院學報;2004年03期
[2]劉航,李晨光;
混凝土結構碳纖維加固技術及其適用性[J];建築技術;2002年06期
[3]聶雷震;城市立交橋
碳纖維加固試驗[J];科技情報開發與經濟;2005年20期
[4]羅偉;橋
梁加固技術綜述[J];黑龍江交通科技;2005年10期
[5]王李果,陸洲導,繩欽柱;采用
碳纖維加固火災後預應力混凝土框架的試驗研究[J];火災科學;2003年04期
[6]王磊,朱暾,張彬;反向加載條件下
碳纖維加固混凝土梁的分析[J];哈爾濱工業大學學報;2005年10期
[7]嶽清瑞,陳小兵,牟宏遠.碳纖維材料(CFRP)加固修補
混凝土結構新技術.工業建築.1998,s28(11)。
[8]葉列平等.
碳纖維布加固混凝土柱的的斜截麵受剪承載力計算.
建築結構學報.2000.21(2)。