碳纤维复合材料对加固混凝土的几个重要问题解析

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碳纤维复合材料加固混凝土梁破坏类型的分析

碳纤维复合材料加固混凝土梁破坏类型的分析
外层 混 凝 土 的 极 限 压 应 变 ( G J O8 , 由 B 1一9
0 00 )。 . 33

12 C R . F P片材 的拉伸 断裂
当钢筋 屈服 后 , F P片材 发生 拉断破 坏 时有 C R
f 仃 ( ) 2
式 中 , C RP贴 片最 外层 拉伸纤 维 的拉应 变 ;m 为 F 为CR F F贴 片 的极 限拉 应 变 。
J ANG n, I Ya HUO n c i Yi- a
( olg f t r o s r a c n lcr o e ,Heln j n iest ,Ha bn 1 0 8 , hn ) C l eo e Wa e n ev n ya d E e ti P w r C c i gi gUnv ri o a y r i 5 0 6 C i a
2 早 期破坏
早 期破 坏 是 指 加 固后 , 在发 生 传 统 的破 坏之 梁 前 先发 生 了局部破 坏 , 导致 加 固梁不能 继续 工作 , 达 不 到正 截面 受弯极 限 承载力 期望 值 。早 期破 坏属 于 脆 性破 坏 , 图 1包 括混 凝 土梁剪 切 破 坏 和剥 离破 见 ,
关 键 词 : F P; 固 ; 坏 ; 期 破 坏 ; 凝 土梁 CR 加 破 早 混 中 图分 类 号 : U7 6 3 T 4 . 文 献标 识 码 : A
S u n CFRP i o c nc e e Be r a t r p s t dy o Renf r e Co r t a Fr c u e Ty e n
此 式 一 般 在 C R 增 强 不 足 的情 况 下 发 生 。 FP
大部分 情 况 中 都 是 混 凝 土 压 碎 发 生 在 C RP片 材 F

碳纤维加固混凝土梁的受力分析及注意事项

碳纤维加固混凝土梁的受力分析及注意事项

碳纤维加固混凝土梁的受力分析及注意事项一、碳纤维加固梁抗弯承载力分析基本假定:1、碳纤维加固梁钢筋、混凝土、碳纤维布应满足平截面假定2、不考虑受拉区混凝土的作用3、钢筋采用理想弹塑性应力应变关系4、碳纤维采用线弹性应力应变关系当碳纤维加固梁先发生理想的钢筋屈服、碳纤维布拉断破坏,然后发生混凝土受压区压碎的破坏,根据碳纤维加固梁在纯弯矩作用下正截面应力应变及混凝土相对界限受压高度的计算公式,在混凝土开裂前,钢筋与碳纤维的应变为0.89。

当混凝土开裂后,尤其是纵筋屈服后,两者的应变开始急剧增加,碳纤维布约束了裂缝的进一步开展,使得混凝土梁上出现大量细而密的裂缝,推迟了中和轴的上移,提高了梁的刚度。

随荷载的增大,碳纤维应变的发展速度逐渐大于钢筋应变的发展速度,碳纤维和纵筋之间存在较大的应变差,而逐渐不符合应变是0.89的比值。

二、碳纤维布加固设计计算要点采用碳纤维布加固,目前,其计算方法一般是将碳纤维布按照一定的标准例如:允许应力标准,近似换算成一定用量的钢筋,然后,按照传统的钢筋混凝土受力分析模型进行理论分析,虽然是近似计算方法,但是,理论分析结果与实验数据完全吻合。

因此在一般情况下是适用的。

碳纤维布加固用量可按下式估算:——碳纤维布用量(面积);——为抵抗不足弯矩所需的钢筋面积;——钢筋的抗拉设计强度;——碳纤维布抗拉设计强度。

除按上式估算的碳纤维布加固用量(面积)外,还必须考虑必要的锚固长度和搭接长度所需面积,以及必要的边、角废料等裁剪损耗等。

三、粘贴施工注意事项对被加固构件的基面要求:因为用碳纤维布加固混凝土构件是依赖于碳纤维布与构件表面的粘贴效率,所以要求基面的混凝土强度等级不低于CI5。

同时要求被加固构件应具有良好的保护层,即基面平整且具有一定强度。

对于构件有剥落、起皮、腐蚀、裂缝及严重碳化等表面缺损,必须先进行修复,并应将粘贴基面打磨平整、清理干净,且不应存在尖锐楞角和浮灰粉尘,防止碳纤维布的局部剥断破坏和粘贴失效。

碳纤维性能的优缺点及其对策

碳纤维性能的优缺点及其对策

碳纤维性能的优缺点及其对策现面以结构加固用的碳纤维布为例说明碳纤维的性能:碳纤维布加固技术是利用碳素纤维布和专用结构胶对建筑构件进行加固处理,该技术采用的碳素纤维布强度是普通二级钢的10倍左右。

具有强度高、重量轻、耐腐蚀性和耐久性强等优点。

厚度仅为2mm左右,基本上不增加构件截面,能保证碳素纤维布与原构件共同工作。

1、碳纤维介绍碳纤维根据原料及生产方式的不同,主要分为聚丙烯腈(PAN)基碳纤维及沥青基碳纤维。

碳纤维产品包括PAN基碳纤维(高强度型)及沥青基碳纤维(高弹性型)。

2、环氧树脂不同类型的树脂还可以保证其对砼具有良好的渗透作用,例如底涂树脂;以及对碳纤维片与砼结构的粘接作用,例如环氧粘结树脂等。

(1)环氧树脂简介仅仅依靠碳纤维片本身并不能充分发挥其强大的力学特性及优越的耐久性能,只有通过环氧树脂将碳纤维片粘附于钢筋混凝土结构表面并与之紧密地结合在一起形成整体共同工作,才能达到补强的目的。

因此,环氧树脂的性能是重要的关键之一。

环氧树脂因类型不同而有不同的性能,适应于各个部位的不同要求。

例如底涂树脂对混凝土具有良好的渗透作用,能渗入到混凝土内一定深度;粘贴碳纤维片的环氧树脂易于"透"过碳纤维片,有很强的粘结力。

依使用温度的不同,树脂还分为夏用及冬用类树脂。

2、碳纤维材料与其他加固材料对比(1)抗拉强度:碳纤维的抗拉强度约为钢材的10倍。

(2)弹性模量:碳纤维复合材料的拉伸弹性模量高于钢材,但芳纶和玻璃纤维复合材料的拉伸弹性模量则仅为钢材的一半和四分之一。

(3)疲劳强度:碳纤维和芳纶纤维复合材料的疲劳强度高于高强纲丝。

金属材料在交变应力作用下,疲劳极限仅为静荷强度的30%~40%。

由于纤维与基体复合可缓和裂纹扩展,以及存在纤维内力再分配的可能性,复合材料的疲劳极限较高,约为静荷强度的70%~80%,并在破坏前有变形显著的征兆。

(4)重量:约为钢材的五分之一。

(5)与碳纤维板的比较:碳纤维片材可以粘贴在各种形状的结构表面,而板材更适用于规则构件表面。

碳纤维加固施工要点

碳纤维加固施工要点

碳纤维加固施工要点
碳纤维加固混凝土由于不占用结构空间,加固效果好,施工操作方便,施工质量检测简单直观,因此得到了广泛的应用。

以下是碳纤维加固施工的要点: 1、破损表面混凝土的表面处理:清除钢筋混凝土表面的剥落、松动、蜂窝、腐蚀等劣化混凝土暴露混凝土结构层。

2、按设计要求对破碎表面钢筋进行处理后,采用M45环氧树脂砂浆进行填充或密封处理,钢筋保护层厚度不小于15 mm。

用磨床对钢筋表面进行抛光和打磨,用钢刷清除钢筋表面的灰尘和油污,使加固构件表面光滑、干燥、无尘。

此外,如果碳纤维需要沿着基纤维的方向粘贴在构件的角上,转角粘贴处要进行倒角处理并抛光成一个弧形,圆弧的半径不应小于20mm的半径
3、涂刷底层树脂:用专用滚筒刷均匀地将底树脂涂于混凝土表面,当树脂表面干燥时进行下一工序施工,
4、找平处理:表面凹陷部位用找平材料填补平整,且不应有棱角。

5、粘贴碳纤维片材:将所制备的浸渍树脂均匀涂抹在待粘贴的部位上,并用橡胶滚筒沿纤维方向多次滚压,挤出气泡,使浸渍树脂充分浸入碳纤维布,轧制时不应损坏碳纤维布。

多层粘合重复上述步骤,下一层可在纤维表面接触干燥时粘贴。

如超过60分钟后,应待12小时后,再来涂刷粘结剂粘贴下-里
6、将浸渍树脂均匀涂抹在最后一层碳纤维布的表面。

碳纤维复合材料加固混凝土结构技术研究

碳纤维复合材料加固混凝土结构技术研究

摘要:本⽂主要介绍了碳纤维复合材料的特点,结合碳纤维复合材料加固混凝⼟结构技术的研究概况,探讨了碳纤维复合材料在混凝⼟结构的承载⼒、抗震性能和抗疲劳性能等⽅⾯加固的有效性,并分析了加固混凝⼟结构的主要影响因素。

最后,提出了碳纤维复合材料加固理论尚需研究的内容。

关键词:碳纤维复合材料;加固;承载⼒;抗震;疲劳 1. 引⾔ 很多建筑物由于受到建造年代、结构使⽤功能改变、技术条件或⾃然灾害等因素的影响,出现承载⼒不⾜、变形能⼒变差、抗震能⼒降低或抗疲劳能⼒下降等现象,不能满⾜现⾏《混凝⼟结构设计规范》和《建筑结构抗震设计规范》的要求,因此,需要对其进⾏加固、补强。

我国在结构加固和补强⽅⾯做了⼤量的研究和实践,⼯程中常⽤的结构加固⽅法有加⼤截⾯法、外包钢加固法、预应⼒加固法、粘钢加固法和粘贴碳纤维复合材料加固法等。

传统的加固⽅法整体⽔平⽐较落后、施⼯⽅法和施⼯⼯艺⽐较复杂,对结构的⾃重和使⽤⾯积有⼀定的影响,⽽粘贴碳纤维复合材料加固法具有⾼强⾼效、耐腐蚀、施⼯便捷、不增加结构尺⼨等优点,在⼯程中得到了⼴泛的应⽤。

2. 碳纤维复合材料的优良性能 碳纤维复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,简称CFRP)加固混凝⼟结构技术是⼀种新型、⾼效的结构加固技术。

⼯程中采⽤的碳纤维加固混凝⼟结构技术是利⽤树脂胶结材料,将碳纤维材料粘贴于混凝⼟结构表⾯,以达到结构加固补强及改善结构受⼒性能的⽬的。

与传统的加固⽅法相⽐,碳纤维加固技术具有以下的优良性能。

(1)⾼强度⾼弹性模量。

碳纤维的强度⾼,极限抗拉强度约为钢材的10 倍,弹性模量和钢材相近。

因此,在加固修补混凝⼟结构中可以充分利⽤其⾼强度、⾼弹性模量的特点来提⾼混凝⼟结构及构件的承载⼒和延性,改善其受⼒性能,达到加固修补的⽬的。

(2)抗腐蚀能⼒强、耐久性好。

碳纤维材料化学性质稳定,不与酸、碱、盐等化学物质发⽣反应,因⽽碳纤维加固后的钢筋混凝⼟结构具有良好的抗腐蚀性和耐久性,解决了其他加固⽅法所遇到的化学腐蚀问题;同时也免去了粘钢加固所需的定期防锈维护,节省维护费⽤。

混凝土中添加碳纤维对强度和韧性的影响

混凝土中添加碳纤维对强度和韧性的影响

混凝土中添加碳纤维对强度和韧性的影响一、前言混凝土是目前建筑领域中最常用的材料之一,具有良好的耐久性和承载能力。

然而,传统的混凝土存在一些缺陷,如易开裂、低韧性等,限制了其在一些特殊工程中的应用。

为了解决这些问题,研究者们开始探索添加一些特殊的材料来改善混凝土的性能。

本文将重点介绍添加碳纤维对混凝土强度和韧性的影响。

二、碳纤维简介碳纤维是一种由碳元素制成的纤维,具有高强度、高刚度、低密度和优异的耐热性能。

由于这些独特的物理和化学性质,碳纤维广泛应用于航空航天、汽车、体育用品等领域。

三、碳纤维混凝土的制备方法1. 碳纤维的处理:将碳纤维进行切割、磨砂等处理,以便于与混凝土充分混合。

2. 混凝土原材料的准备:将水泥、砂、石子等原材料按照一定比例混合均匀。

3. 混凝土与碳纤维的混合:将经过处理的碳纤维与混凝土原材料混合均匀,添加适量的水进行搅拌,直至混凝土达到一定浇筑性。

4. 浇筑成型:将混凝土倒入模具中进行振捣,使其充分密实,然后晾干、养护,最终得到碳纤维混凝土制品。

四、碳纤维对混凝土强度的影响添加碳纤维可以显著提高混凝土的强度和刚度,这是因为碳纤维本身具有高强度和高刚度的特性,能够有效地抵抗混凝土的拉伸应力。

研究表明,适量添加碳纤维可以使混凝土的抗拉强度提高20%以上,而且还能够显著提高抗压强度和动态强度等指标。

五、碳纤维对混凝土韧性的影响混凝土的韧性是指其在承受载荷过程中的变形能力和破坏过程中的能量吸收能力。

传统的混凝土往往表现出较低的韧性,容易发生裂纹和断裂。

添加碳纤维可以显著提高混凝土的韧性,使其具有更好的抗裂性能和抗震性能。

研究表明,适量添加碳纤维可以使混凝土的韧性提高50%以上,同时可以有效地抑制裂缝的扩展,提高混凝土的耐久性和使用寿命。

六、碳纤维混凝土的应用前景碳纤维混凝土具有良好的强度和韧性,可以广泛应用于建筑、道路、桥梁、隧道、航空航天等领域。

特别是在一些对混凝土强度和韧性要求较高的工程中,如高速公路、高层建筑、核电站等,碳纤维混凝土将成为一种重要的建筑材料。

碳纤维加固混凝土梁有关问题的探讨

碳纤维加固混凝土梁有关问题的探讨
非冻胀性垫层 , 必要时 可在基础侧面 回填 粗砂 、 中砂 、 渣等非冻 防是减轻地震灾 害损 失的根本途径 。 炉 胀性散粒材料或采取其他有效措 施。
参考文献 :
3 结语
通过对小城镇 和村镇房屋 建设 中存 在问题的全 面分 析 , 主要 是为 了引起对抗震 防灾 的重视 , 力提 高人 们 的抗震 设防 意识 , 努
如图 l 示。 所
屈 , 然后碳纤维 片材超过 其允 许拉 应变 [r]并 达 到极 限拉 应 E , , 钢筋达到屈服前受压 区混 凝土压坏 ; ) 达到 正截面极 限承 载力 4在
第 1阶段 : 混凝 土开 裂 以前 。第 Ⅱ阶段 : 凝 土开裂 至 纵 向 变 拉断 , 混 而此时受压 区混 凝土 尚未压坏 ; ) 固量过 大 , 3加 在受 拉 受力钢筋屈服。第 Ⅲ阶段 : 向受力钢筋屈服后至极 限状 态。 纵 与碳纤维 布粘 结处 的局 部正 应力 、 剪应 力 的合作 用达 到混 凝 由于碳纤维布加 固量不 同时对 混凝土 的约束 能力不 同 , 以 前 , 所 在第 Ⅱ阶段和第 1阶段 中, Ⅱ 截而刚度变化 与混凝 土截面 的受力面 土抗拉 强度 、 剪 强度 , 抗 混凝 士被 拉 裂剪 开后 被 C I 粘 结拉 脱 F : ̄ 积及碳纤维布加 固量不 同有关 。如 果加 固前构什 已经开裂 或裂
维普资讯
第3 2卷 第2 期 3
2 06年 1 0 2月
山 西 建 筑
S XI ARCH I HA TECTURE
V0 . 2 NO. 3 13 2
De. 2 0 c 06
・6 ・ 7
文 章 编 号 :0 96 2 (0 6 2 .0 70 10 8 5 2 0 )30 6 .2

碳纤维加固混凝土结构的应用效果分析

碳纤维加固混凝土结构的应用效果分析

碳纤维加固混凝土结构的应用效果分析一、引言混凝土结构是建筑领域常见的结构形式,但由于其材料本身的缺陷,如脆性、开裂等问题,混凝土结构的性能往往无法满足高强度、高刚度、高抗震等要求。

因此,为了提高混凝土结构的性能,常常需要采用加固措施。

碳纤维加固技术作为一种新兴的加固手段,近年来在工程实践中得到了广泛应用。

本文将从碳纤维加固混凝土结构的原理、应用效果、使用注意事项等方面进行分析和讨论。

二、碳纤维加固混凝土结构的原理碳纤维加固混凝土结构的原理是利用碳纤维的高强度、高模量等特性,通过将碳纤维布或板材粘贴在混凝土结构表面或内部,使其与混凝土结构形成一体化的加固结构。

碳纤维加固能够提高混凝土结构的强度、刚度和韧性,增强其抗震、抗风、抗水、抗化学侵蚀等性能,有效地延长混凝土结构的使用寿命。

三、碳纤维加固混凝土结构的应用效果1.提高混凝土结构的强度和刚度碳纤维加固能够有效提高混凝土结构的强度和刚度,使其能够承受更大的荷载。

在静力荷载下,碳纤维加固能够提高混凝土结构的极限承载力和刚度。

在动力荷载下,碳纤维加固能够提高混凝土结构的抗震性能,降低其震害程度。

2.提高混凝土结构的韧性碳纤维加固能够提高混凝土结构的韧性,使其具有更好的抗裂性能和延性。

在地震等震荡环境下,碳纤维加固能够有效抑制混凝土结构的裂缝扩展,减少其变形,从而提高其抗震性能。

3.增强混凝土结构的耐久性碳纤维加固能够增强混凝土结构的耐久性,提高其抗风、抗水、抗化学侵蚀等性能。

在海边、高温、高湿等恶劣环境下,碳纤维加固能够有效延长混凝土结构的使用寿命。

4.提高施工效率碳纤维加固施工技术简单、方便,能够快速、高效地完成加固工程。

与传统加固方式相比,碳纤维加固具有施工周期短、施工工艺简单、对原结构影响小等优点。

四、碳纤维加固混凝土结构的使用注意事项1.碳纤维加固应进行工程前的综合评估,确定加固方案和加固材料。

2.碳纤维加固应根据加固部位的不同确定不同的加固方式和厚度。

混凝土中掺加碳纤维的效果及机理

混凝土中掺加碳纤维的效果及机理

混凝土中掺加碳纤维的效果及机理一、引言混凝土是目前建筑领域中使用最广泛的材料之一,具有多种优点,例如强度高、耐久性好、易于加工等。

然而,在使用混凝土时,由于其脆性较高,容易出现开裂、变形等问题,影响其使用寿命和性能。

因此,研究如何提高混凝土的抗裂性能成为了当前建筑领域中的重要课题之一。

二、碳纤维的基本概念及性能碳纤维是一种高性能材料,具有轻质、高强、高模量、耐腐蚀、热稳定性好等优点。

在混凝土中掺加碳纤维可以提高混凝土的抗裂性能,减少混凝土的开裂,延长其使用寿命。

三、掺加碳纤维的效果1.提高混凝土的抗拉强度碳纤维具有高强度的特点,可以在混凝土中形成增强体系,提高混凝土的抗拉强度。

同时,碳纤维的高模量可以减小混凝土的变形,提高混凝土的刚度,从而进一步提高混凝土的抗裂性能。

2.提高混凝土的韧性在混凝土中掺加碳纤维可以增加混凝土的韧性,使其在受力时具有更好的延性,从而减少混凝土的开裂。

碳纤维的高韧性可以有效地抵抗混凝土的裂缝扩展,使其具有更好的耐久性。

3.提高混凝土的抗疲劳性能混凝土在受到交变载荷作用时容易发生疲劳破坏,降低其使用寿命。

在混凝土中掺加碳纤维可以提高其抗疲劳性能,使其更加耐久。

4.提高混凝土的耐久性混凝土在使用过程中易受到环境因素的影响,例如温度变化、潮湿等,从而导致其性能下降。

在混凝土中掺加碳纤维可以提高其耐久性,减少混凝土的开裂和脆性破坏,从而延长其使用寿命。

四、掺加碳纤维的机理1.碳纤维的填充作用在混凝土中掺加碳纤维可以填充混凝土中的微小裂缝,防止其扩展,从而提高混凝土的抗裂性能。

2.碳纤维的桥接作用在混凝土中掺加碳纤维可以形成增强体系,使其具有更高的强度和韧性。

同时,碳纤维可以桥接混凝土的微小裂缝,防止其扩展,从而延长混凝土的使用寿命。

3.碳纤维的界面作用混凝土中掺加碳纤维后,碳纤维与水泥基体之间形成了一层界面区域。

这个界面区域可以缓冲混凝土的应力,使其具有更好的韧性和耐久性。

4.碳纤维的热膨胀系数碳纤维的热膨胀系数与混凝土相似,可以减小混凝土的应力集中,从而提高混凝土的抗裂性能。

浅谈碳纤维材料在混凝土结构加固中的应用

浅谈碳纤维材料在混凝土结构加固中的应用

浅谈碳纤维材料在混凝土结构加固中的应用摘要:本文作者结合自己多年的实际工作经验,对碳纤维材料在混凝土结构加固中的应用相关问题进行分析探讨,同时提出了自己的看法和意见,仅供参考。

关键词:碳纤维;混凝土;结构;加固Abstract: in this paper the author, based on his years of practical experience, the carbon fiber materials in the application of reinforced concrete structures related problem is discussed, and put forward their views and comments, only supplies the reference.Keywords: carbon fiber; Concrete; Structure; reinforcement前言随着社会的进步和人民生活水平的提高,对建筑安全的要求也越来越高。

但目前应用最广泛的钢筋混凝土结构,由于其结构强度不足带来的安全问题仍普遍存在。

究其原因,一方面,早先设计和建造的建筑物由于使用功能的改变,结构已不能满足现行规范的要求;另一方面,建筑结构虽符合规范要求,但由于环境等因素的影响,出现了混凝土裂缝、表层碳化、钢筋锈蚀、外部腐蚀和超载运行等问题。

针对这种现状,对钢筋混凝土加固设计等方面的研究成了近年来的一个热点。

具有极好比强度、比刚度和优秀耐腐蚀性的纤维增强复合材料(FRP)自上世纪70年代末在欧洲开始应用以来,目前已广泛用于混凝土结构的粘贴加固工程,在桥梁工程方面已形成了较为成熟的新技术。

在各种纤维增强复合材料中,碳纤维增强复合材料(CFRP)应用最为广泛。

本文通过对碳纤维材料的特性、加固原理的研究,并结合“四方塘市场”的加固专项设计,对钢筋混凝土结构碳纤维加固的设计与应用介绍如下。

碳纤维混凝土结构加固施工工法

碳纤维混凝土结构加固施工工法

碳纤维混凝土结构加固施工工法一、前言碳纤维混凝土结构加固工法是一种综合利用碳纤维合成材料和混凝土的技术。

因为混凝土材料的性能有限,而碳纤维合成材料具有高强度、高刚度、抗腐蚀、轻重量等优点,所以将两者结合运用,可以有效提升混凝土结构的整体性能和稳定性。

二、工法特点碳纤维混凝土结构加固工法具有以下特点:1、施工方便快捷,减少对现有结构的影响。

2、对发生裂缝、表面脱落等问题的混凝土结构进行局部加固,不影响结构原始功能。

3、碳纤维与混凝土结构的界面黏附强度高,可以有效地增加混凝土结构的强度和刚度。

4、碳纤维混凝土结构加固具有抗腐蚀、耐久性强等特点,可以提高结构的使用寿命。

5、经济实用,是一种高效、经济的混凝土结构加固工法。

三、适应范围碳纤维混凝土结构加固工法适用于以下情况:1、混凝土结构的部分区域出现了裂缝、起壳或脱落等问题。

2、混凝土结构在使用过程中发生了外力损伤、变形等问题,需要进行加固。

3、混凝土结构在改造、拓展等过程中需要进行增强和加固。

四、工艺原理:碳纤维混凝土结构加固的理论依据是在混凝土结构表面粘贴碳纤维布,通过在碳纤维与混凝土结构之间生成强大的黏附力矩,提高结构的强度和耐久性。

碳纤维有良好的拉伸、屈服和强度特性,可以在混凝土表面与混凝土一起耐受外力。

施工的具体步骤是先在待加固的混凝土结构表面涂上一层耐久性强的环氧树脂胶水,再把碳纤维布贴敷在表面上,再喷涂上一层保护漆。

五、施工工艺碳纤维混凝土结构加固工法的施工工艺分为以下六步:1、混凝土表面的处理。

处理包括除尘、脱模剂处理、表面修复等。

2、底涂环氧砂浆。

在混凝土表面均匀涂刷一层环氧砂浆。

3、铺设碳纤维布。

将切割好的碳纤维布放置在涂有环氧砂浆的混凝土表面上。

4、中涂环氧砂浆。

在碳纤维布上均匀涂刷一层环氧砂浆。

5、覆盖含碳纤维的混凝土板。

覆盖砂浆时选择含碳纤维的混凝土板,板与板间保留缝隙,以便进行巨大的外力应对,避免表面岩层撕裂。

6、抹面涂覆。

碳纤维复合材料在加固混凝土方面的应用分析

碳纤维复合材料在加固混凝土方面的应用分析

构补强。而混凝土作为 目前使用最为广泛的建筑原材料 , 它 的工程 力 学 性能 一直 是 人们 关 注 的 问题 , 随着 科 研技 术
其实测强度等材料 , 利用碳纤维布对构件或者混凝土结构 进行加 固设计 。加 固用的胶粘材料包括三种 : 第一 , 底涂
地不断发展 , 混凝土逐渐 向高强度 、 多功能以及智 能化 的 胶。将其涂在混凝土构件或结构的表层 , 能够使表层的强 度得 到加 强 , 这 样 就能 够有 效 提 高碳 纤 维 和混凝 土 的 粘结 方 向发展 , 碳纤维混凝土的出现是无机材料和有机材料 的 高效融合 , 这是一种新 型的智能材料 , 碳纤 维的使用能够 性 ; 第二, 浸渍树脂 , 其 能够 使碳纤维片材相互结合在一
大大 改 良混 凝 土 的特性 。
3 碳纤维复合材料在混凝土加固中的应用
加 固混凝土构件 中使用的碳纤维材料通常有两种 , 一 种 是碳 纤 维材 料 , 一 种是 配套 树 脂 。 正如 上文 提 到 的 , 碳纤
深 的混 凝 土 构件 , 由于 其 钢 筋 严 重锈 蚀 , 所 以钢 筋截 面减
加 固 混 凝 土 方 面 的应 用价 值 。
关键词 : 碳 纤维 ; 混 凝土 ; 加固 中 图分 类 号 : T U 5 9 9 文 献 标识 码 : A 文章编号: 1 0 0 6 — 8 9 3 7 ( 2 0 1 3 ) 0 8 — 0 1 5 5 — 0 1
作为一种高性能的复合型材料 ,碳纤维一直用于体 混凝土通过和碳纤维复合型材料的共同作用 , 达到提高混 育、 航空航天等产业 的材料应用 , 随着经济和科研力度 的 凝土抗剪承载力和混凝土构件的抗弯能力 , 进而达到了结 不断提升 , 近年来 , 碳纤维的价格不断降低 , 这促使这种高 构补 强和 加 固的 目的 。

纤维增强复合材料(FRP)加固混凝土结构技术综述

纤维增强复合材料(FRP)加固混凝土结构技术综述

纤维增强复合材料(FRP)加固混凝土结构技术综述【摘要】纤维增强复合材料(FRP)加固混凝土结构技术已经成为结构加固领域的重要研究方向。

本文从FRP加固混凝土结构的原理与机制、FRP 材料的分类和特点、施工工艺、性能评价以及应用范围等方面进行了综述。

通过对该技术的研究和应用实例的分析,揭示了FRP加固混凝土结构技术在提高结构抗震性能、延长结构使用寿命等方面的优势。

也指出了该技术在设计规范、成本、耐久性等方面的局限性。

展望了FRP加固混凝土结构技术的未来发展趋势,为相关领域的研究和实践提供了参考和借鉴。

【关键词】FRP、增强复合材料、混凝土结构、加固技术、原理、特点、施工工艺、性能评价、应用范围、发展趋势、优势、局限性。

1. 引言1.1 FRP加固混凝土结构的背景FRP加固混凝土结构技术的发展源远流长,最早可以追溯到20世纪70年代。

最初,人们主要使用碳纤维、玻璃纤维等材料进行混凝土结构加固,通过在混凝土结构表面粘贴或缠绕FRP片材或布带,以提升结构的承载能力和抗震性能。

随着材料合成技术和加固技术的不断改进,FRP加固混凝土结构技术逐渐成熟,已经被广泛应用于桥梁、建筑物、水利工程等领域。

1.2 FRP在结构加固领域的应用1. FRP加固桥梁:在桥梁结构中,FRP可以有效地提高桥梁的承载能力和耐久性,延长桥梁的使用寿命。

通过在桥梁梁段或墩柱部位进行FRP包裹或加固,可以有效提高桥梁结构的受力性能。

2. FRP加固建筑:在建筑领域,FRP可用于加固柱、梁、楼板等结构件,提高建筑物的抗震能力和承载能力。

通过在建筑结构表面粘贴或包裹FRP材料,可以有效改善结构的整体性能。

3. FRP加固管道:在工业管道等设施中,FRP被广泛应用于加固和修复受损管道,提高管道的耐腐蚀性能和抗压能力。

FRP材料具有良好的耐腐蚀性和耐磨性,适合在恶劣环境下进行管道加固。

4. FRP加固海洋工程:在海洋工程领域,FRP可以用于加固海洋平台、码头、堤坝等结构,提高其抗风浪、抗冲击等性能。

碳纤维增强复合材料加固混凝土结构技术规程

碳纤维增强复合材料加固混凝土结构技术规程

碳纤维增强复合材料加固混凝土结构技术规程碳纤维增强复合材料加固混凝土结构技术规程在这篇文章中,我将深入探讨碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,简称CFRP)在加固混凝土结构中的应用,以及相关的技术规程。

CFRP是一种由碳纤维和树脂组成的材料,具有优异的抗张强度和刚度。

它已被广泛应用于建筑、桥梁和道路等领域,用于加固和修复老化或受损的混凝土结构。

通过引入CFRP材料,可以有效提高混凝土结构的承载能力和抗震性能。

下面,我将按照从简到繁、由浅入深的方式来逐步介绍碳纤维增强复合材料加固混凝土结构的技术规程。

1. 介绍先来简单介绍一下碳纤维增强复合材料和混凝土结构的基本知识。

碳纤维增强复合材料是由碳纤维和树脂基体组成的复合材料,具有超强的拉伸强度和刚度。

而混凝土结构是一种常见的建筑结构材料,用于建造房屋、桥梁和基础等。

2. 加固原理介绍碳纤维增强复合材料在加固混凝土结构中的原理。

CFRP材料可以通过粘结在混凝土表面或灌浆进裂缝中,与混凝土共同工作,增加结构的强度和刚度。

CFRP材料还可以提供一定的防腐和耐久性。

3. 加固方法详细介绍碳纤维增强复合材料加固混凝土结构的方法。

包括表面粘贴、外包围、梁加固等。

每种方法都会根据结构的具体情况选择合适的加固方法。

4. 技术规程介绍碳纤维增强复合材料加固混凝土结构的技术规程。

这些规程包括材料的选用、施工工艺、加固层厚度和粘接性能等方面。

这些规程是为了确保加固效果和工程质量,需要严格遵守。

5. 加固效果评估讲解如何对加固效果进行评估。

主要包括载荷试验和监测技术。

通过对加固结构进行载荷试验,可以评估加固后的结构承载能力是否达到设计要求。

监测技术可以实时监测结构的变形和应力。

6. 应用案例展示一些实际应用案例,以便读者更好地理解碳纤维增强复合材料加固混凝土结构的实际效果。

包括桥梁加固、建筑物加固和道路加固等方面。

总结:通过本文的深入探讨,我们了解到碳纤维增强复合材料加固混凝土结构的技术规程。

建筑工程混凝土加固碳纤维复合材料应用

建筑工程混凝土加固碳纤维复合材料应用

建筑工程混凝土加固的碳纤维复合材料的应用【摘要】建筑工程混凝土裂缝是民用建筑中普遍存在的问题,是目前较难克服的质量通病之一。

而使用碳纤维复合材料对混凝土结构进行有效的加固,是一种具有高技术含量和全新的建筑结构加固方法。

本文分析了建筑工程混凝土裂缝产生的原因,并提出碳纤维复合材料对建筑工程混凝土加固的防治及处理措施。

【关键词】建筑工程混凝土裂缝危害;碳纤维复合材料;预防处理一、建筑工程混凝土裂缝的危害1.1严重危及安全建筑工程混凝土裂缝宽度不允许超过规范允许值(0.3mm),如果出现这种裂缝,应由设计单位根据具体情况出具处理方案进行处理。

1.2减短使用寿命现浇钢筋混凝土板出现裂缝,虽对结构安全影响不大,但因裂缝致使板内钢筋失去混凝土保护而直接与空气接触,钢筋锈蚀,缩短钢筋混凝土板使用寿命。

1.3影响生活、生产现浇钢筋混凝土板一旦产生裂缝,楼面就有可能渗漏并产生污染,影响正常使用和美观,有时,裂缝宽度虽在允许范围值内,但总是给使用人造成一定的心理恐惧。

二、建筑工程混凝土裂缝产生的原因2.1设计原因(1)楼板厚度不够,致使楼板挠度过大而产生裂缝。

(2)使用钢筋直径较大、钢筋间距太稀,形成平面尺寸相对较大的素混凝土,易产生裂缝甚至稍受冲击即穿孔。

(3)板面抵抗负弯矩钢筋尾部处楼面开裂,而在房屋转角处产生双向应力,没有配置构造筋或构造筋数量(断面面积)不够,易形成45度斜裂缝。

笔者自住套房客厅长6000mm,宽4800 mm,在进行装修前曾发现一条距墙角约1500 mm、距纵墙约1000 mm、距横墙及梁(一向为简支梁)约1200 mm的椭圆形裂缝,几乎连通,裂缝宽度远超过0.3 mm,用脚瞪踩时楼板整体颤抖严重。

(4)因建筑设计注重造型和功能,致使楼板平面不规则,形状突变,因热胀冷缩或受力变化时,结构薄弱处应力集中产生裂缝。

(5)荷载取值不当也是钢筋混凝土板开裂的原因之一,一是设计人员在进行配筋计算时,只根据承载力来确定配筋量,忽略了正常使用阶段承受荷载引起的裂缝宽度计算、验算,以致产生裂缝。

碳纤维加固技术特性混凝土结构加固方法

碳纤维加固技术特性混凝土结构加固方法

碳纤维加固技术特性混凝土结构加固方法1. 引言近年来,随着城市化进程的推进,老旧建筑的结构强度和承载能力面临着越来越大的挑战。

而混凝土结构是一种常见的建筑结构形式,为了提高其强度和抗震能力,碳纤维加固技术成为一种重要的解决方案。

本文将介绍碳纤维加固技术的特性以及在混凝土结构加固中的应用方法。

2. 碳纤维加固技术特性2.1 轻质高强碳纤维是一种轻质高强的材料,具有比钢铁更高的强度和刚度,同时密度较低。

因此,使用碳纤维加固技术可以增强混凝土结构的承载能力,而不会增加结构的自重。

2.2 耐腐蚀性能强碳纤维具有优异的耐腐蚀性能,不易受到酸碱等环境腐蚀的影响。

这使得碳纤维加固技术在海岸、化工厂等潮湿环境中的混凝土结构加固中具有重要的应用价值。

2.3 热膨胀系数低与钢铁相比,碳纤维的热膨胀系数较低。

这意味着在高温环境下,使用碳纤维加固技术可以减小结构受温度变化引起的不均匀应变,提高结构的稳定性和耐久性。

2.4 施工方便快捷碳纤维加固技术不需要繁琐的焊接工艺,施工过程简便快捷。

只需在混凝土结构表面粘贴碳纤维布,再进行层层加固,即可完成加固过程。

这大大缩短了施工周期,减少了工期成本。

3. 混凝土结构加固方法3.1 碳纤维片加固法碳纤维片加固法是一种常见的混凝土结构加固方法。

具体步骤如下:•清理并修补混凝土结构表面,确保其光洁平整。

•将碳纤维片按照设计要求剪裁成适当尺寸和形状。

•使用环氧树脂将碳纤维片粘贴在混凝土结构表面,并按照设计要求进行层层叠加。

•对碳纤维片进行压实处理,使其与混凝土结构充分粘结。

•治理碳纤维片表面,使其光滑美观。

3.2 碳纤维板加固法碳纤维板加固法适用于对大面积混凝土结构进行加固。

具体步骤如下:•清理并修补混凝土结构表面,确保其光洁平整。

•根据设计要求切割碳纤维板成均匀大小的片段。

•使用环氧树脂将碳纤维板粘贴在混凝土结构表面,并按照设计要求进行层层叠加。

•使用专用的夹具对碳纤维板进行紧固,使其与混凝土结构充分粘结。

碳纤维材料在加固混凝土结构中的应用研究

碳纤维材料在加固混凝土结构中的应用研究

碳纤维材料在加固混凝土结构中的应用研究摘要:碳纤维是增强的高新材料,经过多年来的研究和应用实践的积累,碳纤维应用技术已在建筑工程领域中得到了越来越多的运用。

笔者在本文中主要介绍一下碳纤维技术在加固混凝土结构中的应用。

关键词:高新材料混凝土结构碳纤维特性加固随着材料科学的发展,碳纤维材料在土木工程中的应用成为国内外研究的热点。

经过多年来的研究和应用实践的积累,碳纤维应用技术已在建筑工程领域中得到了越来越多的运用。

碳纤维材料是人造高新材料,它具有优异的性能及稳定性,合理地使用会达到许多别的材料无法替代的优越性,在现代加固技术中,尤其是混凝土结构的维修加固中,它充分发挥了加固强度高、施工操作简便等特性,笔者在此全面介绍一下该技术的应用:一、碳纤维的特性碳纤维它是一种纤维状的碳材料。

它是在经过几千度的高温下经特殊工艺制造出来的高科技材料产品。

碳纤维材料具有耐老化、强度高、质量轻、抗腐蚀、物理性能极其稳定等优点。

它的拉伸强度可以达到钢材的7—10倍,但是它的比重仅为钢材的25%不到。

它呈黑色细丝状,直径极小,极易折断,不能单独使用。

只有把碳纤维浸渍树脂后,采用特殊工艺将其制成纤维定向排列的复合材料后才能应用。

一般成品片材又分为碳纤维布和碳纤维板。

碳纤维布的随意性优于碳纤维板。

二、碳纤维材料加固技术的特点和优越性1、碳纤维材料的化学稳定性能优异。

该可以很好地增强建筑结构对外部环境的适应能力,延长建筑结构物的使用寿命。

2、碳纤维材料的物理力学性能优异。

该材料的优异的物理力学性能使它可以有效应用于结构物的抗弯、抗剪、抗压、抗疲劳、抗震、抗风、控制裂缝和挠度的补强工程,并且可以取得优异的加固补强效果。

3、碳纤维材料的质量轻、强度高,用它加固的结构体可通过装饰后,不留加固痕迹,不影响结构体外观。

它质量轻、强度高的特点使它可以在基本不增加结构体积和不改变结构外形的情况下加固结构体。

这是其它维修加固方法无法相比的特点。

碳纤维复合材料在混凝土结构加固中的技术探讨

碳纤维复合材料在混凝土结构加固中的技术探讨

工程 概况 。某公 司过 滤车间厂房 , 始建 于 18 年 , 3 9 1 为 层钢筋 混凝土框架结 构。 由于 使用年限过长, 混凝土构件出现表面开裂现象 , 曾用 环氧砂浆修补过 。 但近年来逐渐发现其梁 、 柱均 发生 了不 同程度 的损伤 , 、 梁 柱上 裂缝 明 显, 许多裂缝宽度较 大。 此外 , 还发现梁 、 柱上多 处钢筋暴露 且锈 蚀严重 。 二、 检测与计算结 果分析 l检测结果 。 过检测和检查发现 , 、 通 混凝土 框架梁 、 现有强度 为 C 5混凝 土碳化深度 在 柱 2; 2m 5 m左右 , 已碳化至 梁柱主 筋 ; 有部 分柱混 凝 土保护层 顺筋裂缝较 宽 , 筋暴露且锈蚀 严重 , 钢 钢筋锈蚀后 断面面积损失率 约为 8 有部分 梁 %; 混凝土保 护层顺筋裂缝 较宽 , 筋暴露 且锈蚀 钢 严重 , 钢筋锈蚀后断面面积损失约 为 9 。 % 2计算 结果 。 、 荷载 由原 有设 计院提供 , 其它 荷载值按照现行规 范 , 利用 P P K M结构计算 软 件 计算结果 表明 ,厂房第 3 中间跨梁支座处 层 负弯矩强度 不够 ; 柱抗弯及抗剪 承载力不 够 , 且 不 能满足现 有抗 震规范要求 ; 框架 梁 的挠度 可 以满足现行 规范要求 ;框架梁 的裂缝宽度不 能 满 足现行要求。 3分 析与结论 。此 厂房长期处 于震动和 污 、 染 环境 , 土腐蚀开裂较快 。 混凝 当混凝土裂缝 至 钢筋 后 ,混凝土保 护层失去作用 , 钢筋 逐渐锈 蚀 。 筋锈 蚀到一定程度 , 钢 混凝土保护层顺筋开 裂 , 至导致混 凝土保 护层局部脱 落 ,钢筋外 甚 露 , 架结构 造成很大的危害 。 给框 通过上述分析可以得出该结构主要存在两 大 问题 :一是部分构 件承载力不能 满足现行规 范要求 ; 二是腐蚀 问题 影响了结构的耐久性 。 针 对这 个问题 , 结构进行补强加 固和修补 。 需对 三 、 固方 案选择 加 根据计 算及检 测结果 ,初步拟定 加固方案 有加 大截面法 、外包钢 套法及外贴碳 纤维复合

混凝土中添加碳纤维的抗震加固方法

混凝土中添加碳纤维的抗震加固方法

混凝土中添加碳纤维的抗震加固方法一、介绍随着地震灾害的频繁发生,对建筑物的抗震性能要求越来越高。

而混凝土结构作为建筑物主要的承载结构之一,其抗震性能也成为了人们关注的焦点。

传统的混凝土结构在地震时容易发生破坏,为了提高其抗震性能,可以采用添加碳纤维的方法进行加固。

碳纤维是一种高强度、高刚度、低密度的纤维材料,能够有效提高混凝土的抗震性能。

本文将介绍混凝土中添加碳纤维的抗震加固方法,包括碳纤维的选择、混凝土配合比的设计、混凝土浇筑、碳纤维混凝土的养护和检验等方面。

二、碳纤维的选择1. 确定碳纤维的种类根据混凝土的加固需求和工程要求,选择合适的碳纤维种类。

常用的碳纤维种类有高强度碳纤维、中强度碳纤维和标准强度碳纤维等。

2. 确定碳纤维的长度和直径根据混凝土的配合比和加固要求,确定碳纤维的长度和直径。

一般来说,碳纤维的长度应控制在40mm~60mm之间,直径应控制在10μm~15μm之间。

3. 确定碳纤维的含量根据混凝土的配合比和加固要求,确定碳纤维的含量。

一般来说,碳纤维的含量应控制在0.2%~2.0%之间。

三、混凝土配合比的设计1. 确定混凝土的强度等级根据工程要求和使用环境,确定混凝土的强度等级。

一般来说,抗震加固后的混凝土强度等级应不低于原来的强度等级。

2. 确定混凝土的配合比根据混凝土的强度等级和碳纤维的含量,设计混凝土的配合比。

一般来说,碳纤维混凝土的水灰比应控制在0.4~0.5之间,砂率应控制在40%~50%之间,骨料应控制在50%~60%之间。

四、混凝土浇筑1. 碳纤维混凝土的浇筑将设计好的碳纤维混凝土浇入模板中,根据设计要求进行振捣和压实,保证混凝土的密实性和均匀性。

注意控制混凝土表面的光洁度和平整度,避免出现裂缝和空鼓等缺陷。

2. 碳纤维混凝土的密实性碳纤维混凝土的密实性对于其抗震性能至关重要,因此在浇筑过程中,应注意以下几点:(1)振捣应均匀,距离应适中,以保证混凝土的密实性。

(2)在振捣时应避免碳纤维的聚集现象,以保证混凝土的均匀性。

基于纤维复合材料的混凝土结构加固技术探索

基于纤维复合材料的混凝土结构加固技术探索

基于纤维复合材料的混凝土结构加固技术探索混凝土结构在长期使用、自然灾害或者结构老化等因素的作用下,可能会出现裂缝、弯曲、强度下降等问题,导致结构安全性和使用寿命的下降。

为了解决这些问题,基于纤维复合材料的混凝土结构加固技术应运而生。

本文将从加固材料的选择、加固设计原则、施工方法和实际应用等方面探索该技术的发展和应用前景。

首先,基于纤维复合材料的加固技术,在选择加固材料时,通常采用碳纤维布、玻璃纤维布和增塑剂等材料。

碳纤维布具有高强度、刚度和耐腐蚀性能,适用于加固混凝土结构的强度提升。

玻璃纤维布具有较高的抗碱性和柔性,适用于裂缝加固。

增塑剂可增强混凝土的延性和粘结强度,提供更好的加固效果。

通过合理选择加固材料,可以满足不同加固需求。

其次,在加固设计原则方面,需根据混凝土结构的具体情况和加固目的进行设计。

一般来说,加固设计原则包括选定合适的加固材料、确定加固布局和计算加固强度等。

加固材料应根据混凝土结构的损坏程度和要求的加固效果来选择。

加固布局需根据结构的受力情况和损坏位置进行合理布置,以获得最佳的加固效果。

加固强度的计算需根据结构的强度需求和加固材料的特性进行合理计算,确保加固效果符合设计要求。

然后,在施工方法方面,基于纤维复合材料的加固技术通常包括表面加固和内部加固两种方法。

表面加固是将纤维复合材料与混凝土表面粘结,通过提供增强的抗张强度来加固结构。

内部加固则是将纤维复合材料嵌入混凝土内部,以提供加固效果。

施工过程中,需注意加固材料与混凝土表面的粘结性能,采取合适的预处理措施以提高粘结强度。

此外,施工过程中还应注意纤维复合材料的质量和尺寸的一致性,确保加固效果的稳定性。

最后,基于纤维复合材料的混凝土结构加固技术已经在实际应用中取得了广泛的应用和良好的效果。

例如,在桥梁、楼房、地下工程和水利工程等领域中,该技术被广泛用于加固受损混凝土结构、提升结构承载能力和延长结构使用寿命。

该加固技术具有成本低、施工便捷、加固效果持久等优势,成为一种可靠有效的加固方式。

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碳纤维复合材料对加固混凝土的几个重要问题解析
摘要:介绍了碳纤维的性能,简要阐述了碳纤维在混凝土中的作用以及碳纤维混凝土的应用研究,并展望了碳纤维混凝土的发展前景。

关键词:碳纤维碳纤维混凝土性能作用应用研究
一、前言
混凝土是目前使用最广的一种建筑材料,由于其在各方面的优良性能,自它诞生之日起就一直受到人们的关注。

近两年,国家采取扩大内需保增长政策,全国各地都加大了基础设施建设力度,每年混凝土用量数十亿立方米,规模之大,耗资之巨,居世界之首。

随着现代材料科学的不断进步,混凝土已逐渐向高强、高性能、多功能和智能化方向发展,用它建造的混凝土结构也趋于大型化和复杂化。

然而混凝土材料的固有缺陷是脆性大,在使用过程和周围环境的影响下不可避免地会产生微开裂和局部损伤,而且混凝土的损伤通常是逐渐积累发展的,从而会导致混凝土结构的最终破坏。

为了改善混凝土抗拉性能差、延性差等缺点,可以通过在原材料中掺加各种纤维的办法来配制纤维混凝土。

目前,在工程中应用最广的纤维混凝土主要有4种,分别是钢纤维混凝(SFRC)、玻璃纤维混凝土(GFRC)、碳纤维混凝土(CFRC)以及合成纤维混凝土( SNFRC)。

在原材料中掺加碳纤维即
为碳纤维混凝土,又称为碳纤维增强混凝土,它是一种智能型材料。

本文论述了碳纤维的性能、碳纤维在混凝土中的作用以及碳纤维混凝土的应用研究。

二、碳纤维的性能
碳纤维是一种含碳量在90%以上的高强度、高模量、耐高温纤维,它重量轻(密度约 1.8kg/m3)、强度高、尺寸稳定、抗疲劳阻尼特性好、耐高温、耐酸碱腐蚀、有导电性、抗蠕变、可传热、热膨胀系数小,既可作为结构材料承担荷载,又可作为功能材料发挥作用。

它强度比钢的大、密度比铝的小、比不锈钢还耐腐蚀、比耐热钢还耐高温、又能像铜那样导电,具有许多宝贵的电学、热学和力学性能的新型材料。

碳纤维能显著提高混凝土的(抗拉、压、弯)强度,韧性、延性、抗冲击疲劳性能和变形模量。

由于碳的单质在高温下不能熔化(在3000℃以上升华),而且在各种溶剂中均不溶解,所以,目前人们还不能直接用碳或石墨来抽成碳纤维,只能采用一些含碳的有机纤维(如尼龙丝、腈纶丝、人造丝等)作原料,将有机纤维与塑料树脂结合在一起,放在稀有气体的气氛中,在一定压强下强热碳化而成。

现在市场上生产销售的碳纤维绝大部分是用聚丙烯腈纤维的固相碳化制得的。

碳纤维有极好的纤度,纤度的表示方法之一是9000m长的纤维的克数,一般仅
约为19 g;碳纤维的拉力高达300 kg/mm2,同时还具有耐高温、耐腐蚀、导电、传热、膨胀系数小等一系列的优异性能。

目前几乎没有其他材料能像碳纤
维一样具有如此多的优异性能。

三、碳纤维在混凝土中的加固作用
1高抗拉强高弹性模量
碳纤维是一种柔性材料,可任意剪裁,设计自由度大,经粘贴后其抗拉强度超过普通钢板的10倍,弹性模量和钢材相近,而其重量约为3mm厚钢板的1/100。

因此,在加固修补混凝土结构中可以充分利用其高强度、高弹性模量的特点来提高混凝土结构及构件的承载力和延性,改善其受力性能,达到加固修补的目的。

2施工方便,工作效率高
无需大型施工机具和辅助机械、模板,施工占用场地少,无湿作业,能适应各种结构外形的补强而不改变构件外形尺寸,操作简单,施工速度快。

据有关资料统计,粘贴碳纤维的加固工效是粘贴钢板加固工效的4~8倍。

3耐腐蚀及耐久性能好
碳纤维材料化学性质稳定,不与酸、碱、盐等化学物质发生反应,且还可以防水,可长期经受核辐射和紫外线照射,在-52~82℃温度环境条件下使用,强度不降低;并易与外加防火涂层后有效地防火,可大大增强结构对恶劣外部环境的适应能力,如可免去了粘钢加固所需的定期防锈维护,节省维护费用,延长结构寿命。

4不增加结构自重
碳纤维材料重量轻(仅为200~300g/m2),厚度小,经加固修补后的构件,不会增加结构体积,基本上也不增加原结构的自重及尺寸。

5不影响结构外观
碳纤维片的厚度很薄粘贴固化后表面做高性能砂浆,不仅增加了混凝土保护层厚度,对防止混凝土盐害侵蚀有较大作用,同时,不影响结构的外观。

6能有效地封闭混凝土的裂缝
碳纤维片粘贴在混凝土的表面,不仅封闭了混凝土的裂缝,碳纤维片高强模量的特性还约束了混凝土结构裂缝的生成与扩展,改变了裂缝的形态,使宽而深的裂缝变成分散的细微裂缝,从而提高了混凝土的整体刚度。

7适用范围广
可用于不同结构类型(如建筑物、构筑物、桥梁、隧道、涵洞等)、不同结构形状(如矩形、圆形、曲面结构等)、不同材料的构件如混凝土结构、木结构、钢结构等)加固,也可用于构件的不同部位(如梁、板、柱、节点、拱、壳、墩等)及不同薄弱因素的加固。

除此之外,碳纤维材料还有其他的一些优势,如透电磁波、绝缘、隔热等。

四、碳纤维混凝土的应用研究
碳纤维智能混凝土在今后将得到更加广泛的应用,但就目前来讲,碳纤维混凝土的广泛应用还受到很多限制。

因此,加强碳纤维混凝土的应用研究,对其应用过程中存在和出现的各种问题进行研究并找出合理解决方案,将是碳纤维混凝土研究的一个重要方向,主要有:(1)改善搅拌工艺,提高碳纤维在混凝土基体内的分散均匀性。

美国在20世纪70 年代就开始研究用于自动撕开缠裹成团的钢纤维,并以均匀而又可以调节的速度将纤维送进混凝土搅拌装置。

国内也做过大量这方面的试验研究,探索如何提高碳纤维在混凝土中的分
散性,并从原材料选择、配合比设计、拌合和浇注等方面着手提高纤维混凝土各项性能。

(2)改善碳纤维和基体材料的性能,研究碳纤维与基体界面性能,从而得到性能更好的纤维混凝土材料。

(3)高掺量碳纤维混凝土的研究,在满足施工和易性和保证强度的前提下,通过使用外加剂和掺和料以获得韧性明显提高的碳纤维混凝土材料。

(4)充分利用碳纤维混凝土的智能特性,开发更实用的智能混凝土。

(5)完善碳纤维生产工艺,降低碳纤维价格,从而降低建设成本。

五、结语
综上所述,工民建混凝土结构构件出现裂缝,是目前建筑工程施工中较为普遍的现象,而裂缝的存在直接影响了工民建筑的正常施工和使用,而将碳纤维布加固混凝土结构应用于工民建筑中,由于其具有施工简便、耐久性好、抗腐蚀、不增加结构自重、原结构的影响较小、能有效封闭混凝土裂缝等优点,可有效提高工民建混凝土结构的承载能力和抗疲劳性能,增强结构的抗震能力,综合加固效果显著。

且随着碳纤维材料成本的降低及国内外研究的不断深入,该项技术在工民建混凝土结构加固领域中的应用会越来越广泛,具有广阔的发展前景。

参考文献
[1]徐至钧.纤维混凝土技术及应用[M].北京:中国建筑工业出版。

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