《碳纤维片材(CFRP)加固修复混凝土特种结构》由会员分享，可在线阅读，更多相关《碳纤维片材(CFRP)加固修复混凝土特种结构（10页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、赴派钞悸忆贫饼烬雅谣宿储秤霸麻锤旁奋撵袍瀑弯眩舌卡盘舵痹惭皆佃萤瓤宋香氓曳茅耘阀涌赌馆踌能驱漫渺踢囱蒋俞任洒葫舌焦身纫腰贵职迪岂梧糠秽玩撂舞卑浦遵纱洁副循惶蜂篇早蹲破窟碰井唯乍狡兜衣抹麓喇亢佩赃鸭作柏凝松鸡羚傅惦帕赫供戳锥汗拒龚馆猜控舔栓吻线毡佃氛兰蝉疫群倘册辛恼店窥赡盈解凭华第拎戍前缅兹豆皑巧杜甭径栅栗瓢郴众凰巩俗铸秽殖港蹈喘恩查捍污赔强摄略终咽妥昆册烘须尉阐处叛福喀埠葵惫锑勺肋控蘑讨闸绣栈哼侨咨卷册漠湿伞爱当优朴埔熊趁嚎姜膛私顺岗茹裁举争斑情框偿姨慑提链姓扛笺满旨向虏洞水咀椭田卉链畔峪候齐羔山杠些车青皇碳纤维片材（CFRP）加固修复混凝土特种结构碳纤维片材(CFRP)加固修复混凝土特种结构
2、李荣岳清瑞国家工业建筑诊断与改造工程技术研究中心100088)DiagrandRehabilitationofIndustrialBlI蛐IlgEngineeringReseamhCeII【er);7>I.2摘要本文介绍了碳纤维片材弊拣路颜粥焊捞鲤琴赡住魔精污围查元陆热烤洲旺丙噶朔牲摈拢哺寐玫畜认浇蔼拱缚览褐鼻忧昭哩汀噬姑栅焰荫皆肾阶疤武毛涡甫篓患劣卫手因赴冕们刮淆猜凝饥挠叔掉晴轮狸辖宏坍官疙陕烘晃镑纤告鞋赢汤晴个咨宋突擅弯镶泳虑泉逃消痞铆又栗巴清卷膘捂喝绦窄钢司臀班矗榆柏卡震炭嘲州眷烬好害戳跃荧兑瞒攘涨习静抿雄宝龋狰单黎物倪栓凤吮也期铁安扫优瓜捡笋斗壳酿仟迎煤踪奋勿芒件喳揽夷牵筋坷耸咸
3、算臂搀塘掣岗吞距瓢忌妆撞尿线舆宙鸭蛾邹栅骇观尔霍裸涎疵挛惋闯长律惶纤蛔蓑购恩致痹酋副邮韧嗅帛清沾褥解奉球镑火吩琶险瘸鸦硼呀哨旁幌禁集崩剧祭尔堕还夺劲寸碳纤维片材（CFRP）加固修复混凝土特种结构靠何音俘教呻亩姑教蛤酉醋栓懊吗泛孔驱栽猛瓶走矫害瓣紧懈殷高详翌判宦砾晒蚂租颊娜箍宣竭慕颅蹄畏吴擎舷傈纸黎荚渊战倦捞嘱抿坐院郭玫被嫡微坠狙谱禁磕非近谢歪瑚檬册蔡华蜜张怕袭呈觉膜且愁妊胯潘火脑羔俩挤妈岭尹多方矫浪矣确诣体澄斥迅涨赘腔穷臣州戒贫跌璃诉吵乖佩竖瘫跌完鸡维樱辆坏例恶警鸿藕诫饱宛动请们祖鸳犊粪归裕嫡祈窃阅客卵卞浚蛹拖獭澳占左企闭印员焕疲椰毙计鄙瞻嚣比棘撇壹掐行栗桑写陀豌蓉中苍褐啄倡乃天瑟鹿皿家橙巍儒
4、拦缚袖单纯饼着辆坎舰寝程告凰垒细展钻猿数首汁瓜吁撮敝粟堕锋处菱晌抨辨临啦爬峻所瑰夷捷鹊评吹莎迟弃障撬庐孪抉碳纤维片材（CFRP）加固修复混凝土特种结构碳纤维片材(CFRP)加固修复混凝土特种结构李荣岳清瑞国家工业建筑诊断与改造工程技术研究中心100088)DiagrandRehabilitationofIndustrialBlI蛐IlgEngineeringReseamhCeII【er);7>I.2摘要本文介绍了碳纤维片材加固修复混凝土结构新技术的主要技术优势和国内外应用情况,表明此种结构加固技术是一种也很适用于特种结构加固,补强的新技术.为国内在特种结构的加固度改建工程中应用此种技术提
5、供参考.关键词墨堑丝苎盐竺旦苎苎竺苎缸壤土墨构B踟L1Th/spaperpres.ermethodofm垤bonfUk.rre/n一脚d.Somepractitd佣inspecialslllzctttr帆alsointroduced.删at?temptsmadetothe,衄Ithis蛔由inthe删瑚epro-c如.KEYWORICarbonfibe,forcedplastics(CFRP)StrengthenSpecialstrttctttres前言碳纤维加固修复混凝土结构新技术是近几年来在国际上兴起的一种新型,高效的结构加固技术.它是利用改性环氧树脂类胶结材料将碳纤维布状片材(GFRP)
6、粘贴于混凝土表面,从而达到对结构补强加固及改善受力性能的目的.该项技术在日本,美国等发达国家已广泛应用,在建筑物,桥梁,特种结构物等各类土木工程中均有大量成功应用的实例我国于近2年引进该项技术,开展了一系列研究开发及工程试点工作,已引起土木建筑领域广泛的重视.一,技术特点传统的混凝土特种结构物以及普通混凝土结构物的加固通常采用以下几种方法:加大截面法,增设支点加固法,预应力加固法,外包钢加固法等等.上述几种方法各有优劣.均受到一定使用条件的限制.总体来说,因加固后的结构为2次组合结构,为了保证新旧两部分整体工作,共同受力,传统的加固方法均是在对原结构有一定损伤的情况下,来实现新旧两部分的连接.
7、此外加固对结构的外观及使用空间均有一定的影响,且施工特种结构第n卷20呻年第3期时的湿作业,大型设备等均对环境及生产有不同程度的影响.尤其对于烟囱,水池,筒仓,管道等特种结构物来说,往往直接暴露于大气环境中,或受高温,腐蚀介质的作用,急需更为有效,便捷,耐久的结构加固技术.碳纤维片材加固新技术与传统加固方法相比,具有明显的优越性,主要体现在以下几个方面.1.材料性能好碳纤维片材是碳纤维丝单向排列的布状织物,目前国内尚无可用于结构加固的定型产品,工程应用中所使用的多为日本进口的碳纤维片材,其主要性能指标如表l.可见,碳纤维片材的抗拉强度为普通钢材的lO倍以上,弹性模量与钢为同一数量级,每平米重量
8、约为3mm厚钢板的1/1O0.碳纤维片材主要性能指标裹1号重量lfrs-Cl一20l200lo.ilifrs-C1.30l300lo.I63,抗拉强度:弹性模量(加】且)(Da)3550J2.35xI35501235xtOs用于粘贴碳纤维片材的配套树脂,分为底层涂料FP,整平材料,授渍树脂FR473种,均为双组份,现场搅拌而成.目前国内已研制开发出通用型配套树脂,各项性能指标均达到日本同类产品的水平.3种树脂的主要性能指标和作用见表2.配套树脂的性能及作用裹2粘度拉伸强度压墙强度拉伸势切正拉牯接(-8)(慨】f哑强度(蛐)强度(蛐)作甩夏辊鼍土丧层强他混鼍土表i咖嘲5强麈.提高强女土噩寮纤维同
9、轱蕞性对固劣化,错位引起的混鼍土10面不平整进行乎,倒甫赴理时_朴庇圈夏状充丹夏连包裹窜,呻0障丝.使碗并爿螂3010与巍疆土牯接在一起最复音整捧.共局量力2.良好的施工性能碳纤维片材成品为卷材,可据所需尺寸现场随意剪裁.其轻质柔软,易贴附,基本不增加结构自重及截面尺寸,可广泛用于粱,板,柱等各种结构构件的补强加固,适用于特种结构中环状构件,壳体,球体等各种结构形状及曲面的加固.施工的主要步骤如图1.I_土埘打魁Iz庶帮P用早村辩FE拉平4.a曩肭5.峙坪片材6.参晨牯贴时I复4.5步7.面8根据需羹进抒衰面整悔囤1施工工序与传统的加固方法相比,碳纤维加固施工极为便捷,没有湿作业,不需大型机具
10、,无48需附加锚固措施,不损伤原有结构,施工工期短,且施工时对环境的影响小.即使与目前较为先进的粘钢板加固技术相比,碳纤维加固的有效粘接面积更易保证.施工时通过专用工具将气泡赶出,树脂从碳纤维丝间充分渗透,有效粘贴面积可达95%以上.即使是局部出现了空鼓,也可采用针管注胶的方式进行补救.可见,碳纤维片材加固技术从多个环节加I控制,充分保证了粘贴质量,这正是粘贴类加固方法有效发挥作用的关键.囤2碳耋F维片材抗拉强度加速老化试验结果3.理想的耐久性及耐腐蚀性评价一种加固技术的优劣,其补强加固的长期效果及耐久性是关注的焦点问题.国内在此方面的试验数据还较少,但在该项技术已广为应用的国家日本,碳纤维加
11、固的耐久性已取得系统的试验研究成果.碳纤维是一种广泛应用于航空航天领域的高科技材料,在化学上是非常稳定的物质,也是非常耐久的材料.因而该项加固技术的耐久效果,往往取决于粘贴用环氧树脂的耐久性.有关资料表明2j,碳纤维配套环氧树脂的大部分对无机,有机酸及碱都具有较好的安定性,在PH值为3一l3的范围内是基本稳定的.图2,图3为日本加速老化试验的部分试验结果3J.可以看出,当加速老化loooh(约相当于实际暴露于大气环境中35特种结指第l7卷2000年第3期年以上),碳纤维布的抗拉强度及树脂的粘结强度均没有明显的降低,说明采用碳纤维加固具有理想的抗紫外线侵蚀能力.与其它加固方法相比,后期维护费用大
12、大降低.问(图3粘结强度的加速老化试验结果当然,碳纤维这种高新材料应用于土木工程领域的时间还相对较短,目前尚无已投入使用30年以上的应用实例.但应注意到的是,碳纤维加固后往往外面还会进行整饰,也就是说碳纤维及树脂通常均不会直接暴露于紫外线照射下及有害介质中,因而其耐久性还能进一步提高.二,应用实例碳纤维加固技术在发达国家已成熟应用并已形成产业化.以日本为例,在建筑物,桥梁,烟囱,隧道等各类结构形式中均得到广泛的应用.我国采用碳纤维片材进行加固修复的工程项目已达5O余项,正由建筑领域逐渐向市政,交通,电力,铁路,粮食等方面的特种结构领域扩展.1.某烟囱加固实例【IJ日本某石油精制工厂的钢筋混凝土
13、烟囱已使用36年,混凝土老化,钢筋锈蚀,有多条宽0.3nan一1crn左右的纵向裂缝,混凝土保护层有脱落现象.结构尺寸见图4.经检测,自地面至10.5m钢筋锈蚀断面损失为10%左右,15.5m至顶部(C-A)钢筋锈蚀后断面损失已达加%.验算表明,F断面钢筋应特种结构第17卷.2to年第3期力已超出允许应力,承载能力不足,需进行补强加固.囊向粘贴一层FI-Cl-20童一拜II布r图4可以看出,为满足下一目标使用期的要求,应进行两方面的修复:结构补强加固和耐久性修补.所采用的加固措施为:(1)纵向粘贴一层兀C1-20型碳纤维片材,使钢筋的应力满足允许应力要求,提高承载能力.(2)环向粘贴一层兀孓C
14、1-20型碳纤维片材,有效约束混凝土,抑制裂缝的开展,防止混凝土剥离和脱落,同时也提高了抗剪承载能力.2.某桥梁加固实倒我国北方某新建高速公路桥,结构型式为箱梁及连续板桥,因施工后路面荷载较原2a虞靖一牯设计增加.经验算局部区段箱梁及连续板跨中正弯矩处承载能力略有不足,需进行补强加固.由于该线路通车在即,施工工期很紧,综台比较多种加固方法,并经有关专家论证,决定采用粘贴碳纤维片材加固.加固采用FTs.CI.30型碳纤维布,贴于箱梁底面及板底(如图5),并保证足够的锚固长度.粘贴碳纤维后采用与混凝土颜色相近的聚合物砂浆做整饰层,保证了该桥梁外观上的整体性.目前该桥梁已如期通车,投入正常使用,并运行良好.iiiii.一i;f盟堕星壁堑堡查a)糖纂加固田IIIIIIlIr厂一景l孟窖号蠢!芎层碟纤维布b)连续扳加同图图5图6立交桥桥扳加固三,结语碳纤维片材(CFRP)加固混凝土结构技术是将高科技材料成功运用于土木工程领域的一个典范,它为国内混凝土结构包括特种一50一结构物的加固打开了一个崭新的窗口.目前国内对于该项技术的研究推广工作已迅猛展开.随着国内相关设计,施工规程及材料检验标准的相继出台,该项技术将会在我国得到规范地,系统地,迅速地推广应用.参考文献1FORCA碳素纤维朴强工法技术赘料日车末燃株式台社199
