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对碳纤维补强技术在结构加固工程中的应用探讨

作者:论文发表网 更新时间:2014-05-17 18:53:37
19.1K   1.前言
  近年来在国外先进国家兴起的一种新型的加固技术,碳纤维补强技术具有很强的经济效益。利用碳素纤维的高性能,在土木工程中极大的提高了施工的质量。在结构或构件的表面用树脂类材料对碳纤维进行粘帖,形成复合材料体 CFRP,结构构件的补强加固和受力性能改善都是通过 CFRP 与结构的系统工作来完成的,通过对构件进行补强加固,提高其受力性能。近年来国内许多工程结构加固中由于质量低劣或功能改变等多方面原因导致加固情况不良,为了使得建筑物的功能能够正常发挥并且延长使用年限,应当逐渐加大碳纤维技术的应用,作为一种优质高效的混凝土修复加固技术,文章将对其在结构加固工程中的应用进行分析。
  2.碳纤维加固技术概述
  2.1 碳纤维材料简介
  作为一种由碳纤维组成的特殊纤维,碳纤维的种类决定了其碳含量也是不同的,通常都保持在 90%以上。碳素材料具有耐高温、耐磨、导电、导热以及耐腐蚀等性能,碳纤维都具备这些优点,但是与碳素材料不同的是,碳纤维在外形上具有显著的柔软性和各异性,碳纤维可以加工成为各种织物,并且在纤维轴方向表现出非常高的强度,比强度由于碳纤维的低含量而显得比重很小。
  碳纤维增强聚合物的简称是 CFRP,这是一种国际上广泛应用的新型建筑材料,应用于结构加固,并且具有很强的效益,例如其质量轻、强度高、施工方便、周期短。对于结构补强加固中,高强度型碳纤维片材的使用一般以碳纤维布和碳纤维板为主要形式,一般这两种形式的碳纤维的抗拉强度是普通钢筋的十倍以上,其弹性模量稍微高于钢筋。钢筋的屈服点在碳纤维中并不存在,因此抗拉强度达到之前基本上处于弹性状态,抗拉性能较强是碳纤维的一个重要特点,通过树脂这种专门的粘结剂,通过一定的工序将碳纤维粘帖在梁、柱以及板的表面,在一定的有限范围内使得上述构件承担超负荷的变形,保障结构体系不会破坏,这种方法就是碳纤维加固技术。
  2.2 碳纤维加固技术的优点
  首先,碳纤维具有高强高效的优点,其优异的物理力学性能在混凝土结构加固修补过程中可以显著的提高结构和构件的承载力和延性,对于受力性能进行改善,实现加固修补的目的。
  其次,施工便捷,碳纤维加固技术无需大型施工机具,多为无湿作业,一般来说可以将施工功效提高至 5 至 8 倍。
  再次,碳纤维加固技术的耐腐蚀性能和耐久性较强,由于建筑物结构经常会受到盐、酸以及碱的侵蚀,而碳纤维刚好可以弥补这方面的缺陷。第四,碳纤维具有较广的适用面,碳纤维补强技术可以适用于各种结构类型,包括建筑物、桥梁和隧道等,包括各种形状的结构,如矩形、圆形和曲面结构等,对于各个结构部位进行加固和修补。
  最后,碳纤维技术可以对结构进行形状改变,这一优点是任何结构加固方法所不可比拟的。更加重要的是对于许多大型桥梁、桥板来说,旧的加固手段几乎无法实施,只能通过碳纤维加固技术来顺利推进。
  3.施工工序
  3.1 基底处理
  一般来说剥落、空鼓、腐蚀等严重情况在混凝土表面出现时应当予以凿除,如果劣质层的面积较大,那么凿除之后应当通过环氧砂浆进行修复。对于混凝土表面的油污等应当通过混凝土角磨机进行去除,对于构件基面的混凝土要进行打磨平整,特别是表面凸起部位要磨平,通过风机对混凝土表面进行清理,保持干燥。
  3.2 配置底胶
  在容器内先后添加主剂与固化剂,对其进行计量,通过电动搅拌器进行搅拌,对于使用时间应当严格按照实际气温来决定,一般应当在 50分钟内用完,在混凝土表面均匀的涂刷底胶,底胶固化以后再开始下一道工序。
  3.3 填平凹陷部位
  用修补剂对混凝土表面的凹陷部位进行填平,用修补剂对模板结构的高度差部位进行填平,减小高度差。在转角处应当使用修补剂使之成为光滑的圆弧,一般来说半径不得小于20mm。应当修补完以后再开始下一道工序。
  3.4 粘帖
  碳纤维布应当根据设计要求来裁剪,在需要粘帖的部位均匀的涂抹调配和搅拌好的粘帖材料,特别是拐角等部位应当特别注意,要多涂刷一些。对于涂刷的厚度应当稍微比底胶厚一点,避免出现漏刷的情况,对于碳纤维的边缘部位要特别注意。在确定所粘帖部位没有错误之后,通过一定的工具在碳纤维粘帖的部位反复的滚压,对于气泡要加以去除,确定碳纤维布受到粘结胶的充分浸透。中国论文服务网,建筑工程励志打造论文范文格式最完整、工程管理职称论文范文最详尽的论文资源网站。为广大需要职称评定,建筑工程论文快速写作的客户提供有效参考。
  4.质量控制要点
  对于碳纤维补强技术的施工质量控制,要做好如下几点,在施工开始前,应当对碳纤维片材以及相关树脂粘结材料的品质进行确认,对其出场检验报告予以复查,使得各项材料都能满足相关规定的要求。其次,对于工序隐蔽工程应当按照相关规定进行检验和验收,对于不符合质量要求的应当及时采取补救措施。
  在实际粘帖中,碳纤维片材应当大于设计面积,位置偏差应当在一定范围之内。要保障碳纤维片材与混凝土之间的粘帖质量,通过小锤轻轻的击打对碳纤维片材进行压实。对于粘帖面、胶配比的处理是否按照相关要求,是否正确合理进行检验,粘帖效果很大程度上取决于这些内容。在冬季作业时,应当考虑到温度变低的情况,对于是否有结晶现象进行观察,对于胶的性能要避免出现影响。充分保障搅拌时间,一般来说冬季的施工要适当的延长时间,对于不同的底胶要使用相应的工具,不得混用。对于一次用不完的胶应当做好密封储存。
  如果施工现场的温度低于零度,可以采用水浴等方法来提高温度,对于胶进行预热,避免桶内有水混入。结构胶在固化前对于人体皮肤、眼睛等具有刺激性,因此施工人员应当特别注意,做好防护措施,一旦直接接触未固化的结构胶应当及时用清水清洗。对于温度越高的环境,其配胶量越大的,操作时间越短,对于每次的配胶量应当在适当的时期内使用掉,避免造成过多的浪费。
  结语:作为近年来发达国家普遍应用的一项新型加固技术,碳纤维补强技术对于混凝土结构的修复有着重要作用,利用碳素纤维的高性能,在土木工程中提高施工工艺,并且收获较好的经济与社会效果。文章针对碳纤维加固技术进行概述,对于施工工序进行分析,并且对于质量控制要点进行探讨,希望对于碳纤维补强技术在结构加固工程中的应用有所帮助。
  参考文献:
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对碳纤维补强技术在结构加固工程中的应用探讨
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