cfr在結(jié)構(gòu)加固中的應(yīng)用與

CFRP在結(jié)構(gòu)加固中的應(yīng)用與研究[摘要]隨著社會和經(jīng)濟的不斷進步與發(fā)展，工程技術(shù)也在不斷更新。越來越多的結(jié)構(gòu)加固技術(shù)在實踐中得以應(yīng)用，隨著新材料碳纖維增強塑料（CFRP）的大量生產(chǎn)和價格的逐漸降低，CFRP在結(jié)構(gòu)加固中的應(yīng)用已成為一種趨勢。[關(guān)鍵詞]碳纖維結(jié)構(gòu)加固一、CFRP材料簡介碳纖維增強聚合物（CarbonFibreReinforcedPoly-mer簡稱CFRP）是由環(huán)氧樹脂粘高抗拉強度的碳纖維束而成的。具有高比強、高比模、耐疲勞、抗蠕變、比耐熱鋼還耐高溫、比不銹鋼還耐腐蝕、耐磨損、導(dǎo)電、導(dǎo)熱、熱膨脹系數(shù)小、吸能抗震等一系列優(yōu)異性能。另一重要特性就是比重小。比重一般在1.6左右，是鋁的二分之一，鋼的五分之一【1】。盡管碳纖維質(zhì)量輕，但它強度高且有很高的“比強度”和“纖度”。二、CFRP加固原理用于建筑結(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，一部分應(yīng)力水平較高的碳纖維絲首先達到其抗拉強度并退出工作狀態(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)劑對碳纖維布的加固起著關(guān)鍵的作用。三、CFRP在結(jié)構(gòu)加固方面的應(yīng)用碳纖維材料用于混凝土結(jié)構(gòu)加固修補的研究始于80年代美、日等發(fā)達國家。我國的這項技術(shù)起步很晚，但隨著我國經(jīng)濟建設(shè)和交通事業(yè)的飛速發(fā)展，現(xiàn)有建筑中有相當(dāng)一部分由于當(dāng)時設(shè)計荷載標(biāo)準(zhǔn)低造成歷史遺留問題，一些建筑由于使用功能的改變，難以滿足當(dāng)前規(guī)范使用的需求，需進行維修、加固。碳纖維加固修補結(jié)構(gòu)技術(shù)是繼加大混凝土截面、粘鋼之后的又一種新型的結(jié)構(gòu)加固技術(shù)。（一）碳纖維材料加固范圍碳纖維材料適用于各種結(jié)構(gòu)類型、各種結(jié)構(gòu)部位的加固修補，如梁、板、柱、屋架、橋墩、橋梁、筒體、殼體等結(jié)構(gòu)；主要利用碳纖維加固公路橋敦結(jié)構(gòu)、對既有鋼筋混凝土煙囪的加固；構(gòu)件抗彎加固、梁柱構(gòu)件的抗剪加固、混凝土柱子牛腿斷裂加固、砌體的抗震加固、承載力不足加固、框架柱軸壓比超限加固、樓板開裂加固、剪力墻開洞加固、樓面荷載增大加固、橋梁斷裂、舊橋大修加固和水塔加固等等。另外，磚砌體的某些力學(xué)性能也可以用碳纖維進行加固。（二）碳纖維材料結(jié)構(gòu)加固施工過程中的技術(shù)特點碳纖維比重小，施工便捷，加固以后不影響外觀和自重。碳纖維比重只有鋼鐵的1/4，厚度小于0.5mm，可以在基本不增加原結(jié)構(gòu)自重及截面尺寸的狀況下，發(fā)揮強大的補強加固效果。補強功能全面，耐久性能好，還有優(yōu)良的抗紫外線及抗環(huán)境老化性能。（三）碳纖維加固處理要點在進行結(jié)構(gòu)加固處理前，先對梁板采取有效地卸載和支頂措施，然后按以下施工工序進行加固施工。1、破損面混凝土表面處理：清除被加固構(gòu)件表面的剝落、疏松、蜂窩、腐蝕等劣化混凝土，露出混凝土結(jié)構(gòu)層。2、按設(shè)計要求對破損面織筋處理后用M45的環(huán)氧樹脂砂漿進行灌縫或封閉處理，并保證鋼筋保護層厚度不小于15mm。利用打磨機將其表面打磨平整，并用鋼刷將其表面的粉塵、油污等不潔物清除干凈，使構(gòu)件加固表面平整、干燥無粉塵。另外，如碳纖維需沿基纖維方向繞構(gòu)件轉(zhuǎn)角處粘貼時，轉(zhuǎn)角粘貼處要進行倒角處理并打磨成圓弧狀，圓弧半徑不應(yīng)小于20mm。3、涂刷底層樹脂：用專用滾筒刷將底層樹脂均勻涂抹于混凝土表面，待樹脂表面指觸干燥時即進行下一道工序施工。4、找平處理：表面凹陷部位用找平材料填補平整，且不應(yīng)有菱角。5、粘貼碳纖維片材：將配制好的浸漬樹脂均勻涂抹于所要粘貼的部位，并用橡膠滾筒沿纖維方向多次滾壓，擠除氣泡，使浸漬樹脂充分浸透碳纖維布，滾壓時不得損傷碳纖維布。多層粘貼重復(fù)上述步驟，待纖維表面指觸干燥時即可進行下一層的粘貼?？?扛、在最后一層被的碳纖維布的闖表面均勻涂抹劫浸漬樹脂。棉7角、必要時進行腔表面防護及外贈觀處理濱【繳2跨】奧。躲（四）碳纖維那片材抗對混凝土結(jié)構(gòu)侵構(gòu)件偷的叢加固振方式室在梁、板構(gòu)件競的受拉區(qū)粘貼免碳纖維片材進培行受彎加固，辦纖維方向與加最固處的受拉方川向一致；采用刃封閉式粘貼擇、佩U滴形粘貼或側(cè)面緊粘貼對梁、柱隱構(gòu)件進行受剪恥加固，纖維方績向宜與構(gòu)件軸斗向垂直；采用儲封閉式粘貼對谷柱進行在抗震加固，纖勞維方向與柱軸丈向垂；當(dāng)有可激靠依據(jù)時，碳吊纖維片材也可綿用障其它形式和其輔它受力狀況的傅混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)光件的加固；采口用粘貼碳纖維有片材加固混凝苗土結(jié)構(gòu)時，應(yīng)裂按國家現(xiàn)行有膜關(guān)標(biāo)準(zhǔn)采用以立概率理論為基界礎(chǔ)的極限狀態(tài)奉設(shè)計法進行承辦載能力極限狀芒態(tài)計算和正常刮使用極限狀態(tài)帥驗算；鋼筋和噸混凝土材料誰,慈根據(jù)令檢測得到的實挽際強度，按國踢家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)震準(zhǔn)確定其相應(yīng)好的材料強度設(shè)喇計指標(biāo)；碳纖煉維片材應(yīng)根據(jù)早構(gòu)件達到極限釀狀態(tài)時的應(yīng)變敞，按線彈性應(yīng)禾力應(yīng)變關(guān)系確融定其相應(yīng)的應(yīng)女力；碳纖維片影材應(yīng)取生產(chǎn)廠苗提供的不小筑于駕95鄙%我保證率的極限控抗拉強度作為把抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)豎值；當(dāng)采用粘蝕貼碳纖維片材娃對結(jié)構(gòu)或構(gòu)件嶄進行加固時，敬應(yīng)考慮加固后架對結(jié)構(gòu)中其它桐構(gòu)件或構(gòu)件的僵其它性能可能州產(chǎn)生的影響；穩(wěn)采用粘貼碳纖拔維片材進行結(jié)邀構(gòu)加固時，宜灌卸除作用在結(jié)立構(gòu)上的活荷載瓜。如不能在完償全卸載條件下權(quán)進行加固，應(yīng)掘考慮二次受力盲的影響；在受菠彎加固和受剪昂加固時，被加喘固混凝土結(jié)構(gòu)忌和構(gòu)件的實際罵混凝土強度等筑級不應(yīng)低亂于霧Cl旅5付。采用封閉粘姻貼碳纖維片材土加固混凝土柱耗時，混凝土強閱度等級不應(yīng)低數(shù)于孫C1談0陷。叮及四、碳纖維材索料寸前境件展望鑒椅由于愧碳纖維的諸多啦優(yōu)異特性，擠因此其哄應(yīng)用的范圍越侵來越廣。詳從堡5聰0炸年代主要應(yīng)用昨在火箭、宇航挺及航空等尖端抵科學(xué)，普到租8幟0亮年代被廣泛應(yīng)活用于體育器械壽、紡織、化工腦機械網(wǎng)及尊醫(yī)學(xué)前領(lǐng)域。同時，剖隨著高性能及丘超高性能的碳役纖維的相繼出的現(xiàn)，它應(yīng)用的靠范圍越來越廣緩，蹦如昆A38怖0姐、波擴音墾77逃7訪、美國新型主禮戰(zhàn)坦克，碳纖測維比重占鋒到掩15權(quán)%世以上而【撓3敘】牲。同時，隨著墳碳纖維加工技資術(shù)的普及，它開的應(yīng)用范圍匠自贏8銷0踩年代起逐漸涉肆及到民用方面茂。到目前為止廁，我國各種應(yīng)濫用占碳纖維率姥需求比例分別萬為體納育市30趟%衛(wèi)，航請空榴10增%筒，勿工業(yè)崗60貧%消。施恰材料的比強度比愈高，則構(gòu)件爪自重愈小，比就模量愈高，則滴構(gòu)件的剛度愈霞大，從這個意喘義上已預(yù)示了偷碳纖維在工程意的廣闊應(yīng)用前道景，綜觀多種礎(chǔ)新興的復(fù)合材霸料暈(丹如高分子復(fù)合衡材料、金屬基連復(fù)合材料、陶鈴瓷基復(fù)合材蛙料房)報的優(yōu)異性能，屬不少人預(yù)料，排人類在材料應(yīng)負用上正從鋼鐵光時代進入到一餓個碳纖維材料飾廣泛應(yīng)用的時煉代。脫參考文獻：縮［跳1搞］啞葉列平，趙樹濱紅，李全旺等季．竄《蛇碳纖維布加固嗽混凝土柱受剪桑承載力計算支》犯［霞J饅］字．建筑結(jié)構(gòu)學(xué)偵報溜,2000(答2蘭)陜：乏6勒9熔—旁7晴O照．涼［折2冬］陳小廈兵鞋,孩等諷.磁《榆碳纖維加固鋼揉筋混凝土梁的織實驗研究劈》光[J]貞.鳥工業(yè)銹建筑藥，客1998,