《土木工程中文文献》由会员分享，可在线阅读，更多相关《土木工程中文文献（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、摘要碳纤维加固技术作为建筑工程施工中一种新型的结构加固技术，就是使用树脂类粘结 材料将碳纤维布粘贴于混凝土表面，使混凝土与碳纤维形成一个复合性的整体，且共同进行 工作。同时，该技术具有施工便捷，强度较高，应用较广泛以及自重轻等优点。因此，碳纤 维加固技术在建筑缺陷加固处理中得到了广泛的应用，从而确保了建筑物的承载能力和稳定 性，提高建筑物结构构件的抗剪及抗弯承载能力，提高了整个建筑工程的质量，实现对建筑 结构构件加固的目的，延长了建筑物的使用寿命。一、碳纤维加固结构构件技术原理碳纤维加固结构构件技术就是在混凝土结构外部粘贴纤维增强复合材料片材，两者共同工作， 以实现加固的目的。由于碳纤维材料具
2、有良好的耐腐蚀性，强度较高，重量轻以及弹性模量 较高等优点，与普通钢筋相比，碳纤维的抗拉强度是它的十倍左右，并且弹性模量高于它。 对于加固修复混凝土结构来说，可以将所使用的碳纤维材料分为两种：碳纤维材料、配套树 脂。与建筑钢材相比，碳纤维的抗拉强度是它的十倍，且弹性模量与它相当，甚至有些碳纤 维的弹性模量在它的两倍以上，并且具有良好的耐久性和施工性能，因此碳纤维是一种非常 好的加固修复材料。另外，对于配套树脂来说，包括底层树脂、找平树脂及粘结树脂，底层 树脂和找平树脂对碳纤维的粘结质量具有重要的作用，而粘结树脂可以使混凝土和碳纤维形 成一个复合性的整体，共同作用，以此提高建筑结构构件的承载能力
3、，实现对建筑结构构件 加固的目的。二、碳纤维材料的基本特性1、碳纤维片材根据材料力学性能，碳纤维材料的弹性模量是不一样的，根据碳纤维片材的机械性能，主要 是高模量，高强度和中等模量。高模量碳纤维布的特点是，虽然其断裂伸长率低，但弹性模 量高。碳纤维布单位重量和钢是不可比的，碳纤维片很薄，但因为碳纤维的化学结构，使纤 维可用于任何酸盐及各种化学介质环境，不怕腐蚀，并能抵御低温或高温无热胀冷缩。2、配套树脂粘结材料在建筑工程中，所采用的加固混凝土结构修补技术用到的材料主要有：底层涂料、油灰、粘 结树脂或者浸渍树脂，且其功能各不一样。首先，对于底层涂料来说，在混凝土表面较为适 用，可以加快粘结，以此
4、确保界面的稳定性。其次，对于油灰来说，主要是对表面的各个部 位进行填满，将整个表面的空隙填充平整，以此使碳纤维片材的作用得到充分的发挥。然后， 粘结树脂具有粘贴于碳纤维板的作用，浸渍树脂具有粘贴于碳纤维布的作用。粘结树脂和浸 渍树脂主要是将碳纤维片粘贴于混凝土构件的各个部位，以此可以使零散的部件形成一个完 整体，并且两者共同工作。另外，环氧树脂主要适用于公路混凝土桥梁中，采用碳纤维片材 加固技术也更为合适，当在各种各样的环境之下存在时，随着温度的变化，对其固化性能具 有一定的影响，因此在很大程度上粘贴质量的好坏对常规交通中断时间的多少具有重要的影 响。三、碳纤维材料加固施工工艺流程碳纤维材料的
5、加固施工工艺流程：卸荷一基底处理一涂底胶一找平一粘贴一保护。1、卸荷对于卸荷来说，就是将无管的构件卸掉，这样就可以使其对其他构件所产生的影响得到有效 的减少。2、基底处理(1) 如果混凝土表层产生腐蚀、空鼓、蜂窝和剥落等现象，就需要将这些部位进行凿除。对于较大面积的劣质层来说，在进行凿除作业后应采用环氧砂浆进行修复作业。（2）对于产生裂缝的部位来说，应采用全封闭的方式进行处理。（3）对于混凝土表面的浮浆、油污等杂质应使用混凝土角磨机、砂纸进行清除。另外，要 确保构件基本面的平整，将表面所凸起的部位进行磨平，应将转角处进行倒角处理，并将其 打磨成圆弧状。（4）在进行基底作业前，必须保持混凝土表面
6、的干燥干净，如果不符合施工的要求，应采 用吹风机对其进行吹扫。3、涂底胶（1）应将主剂与固化剂先后放置于容器中，要求主剂与固化剂的比例必须按照施工的标准 要求进行精确计量，然后采用电动搅拌器对其进行均匀的搅拌，按照施工现场的实际温度确 定其用量，并对使用时间进行严格的控制，通常在一小时内用完。（2）通过使用滚筒刷在混凝土表面进行底胶均匀地涂刷，只有当胶固化后方可进行下一道 工序。4、找平（1）在建筑工程中进行找平作业，可以使高度差得到进一步的减小，可以采用FE胶对混 凝土表面凹陷的部位和模板接头等部位进行填平作业。（2）还可以采用FE胶将转角处修补成光滑的圆弧。5、粘贴（1）应根据施工实际的要
7、求确定所裁剪碳纤维布的尺寸、层数。（2）进行FR胶的调配和搅拌，并将其均匀地涂抹于需要进行粘贴的位置。（3）进行碳纤维布粘贴时，不得有气泡的产生，如果有气泡可以采用特制的滚子沿纤维的 方向进行反复发的滚压，并使FR胶充分浸透碳纤维布。只有等到碳纤维布表面干燥时，才 可以进行下一层的粘贴。（4）采用FR胶在最后一层碳纤维布的表面进行均匀地涂抹。6、保护应采取抹灰以及防火涂料对加固后的碳纤维布表面进行保护。四、碳纤维材料在建筑结构加固中的应用1、碳纤维材料加固适用范围适用于各种形状、任何部位的结构、砖砌体的加固修补。2、碳纤维片材加固修复混凝土结构规范采用碳纤维片材加固混凝土时，将构件与碳纤维片材
8、无缝粘贴，这时碳纤维片材与混凝土融 合成一个整体，共同承受应力。3、碳纤维片材可采用下列方式对混凝土结构构件进行加固当采用碳纤维片材对梁、板构件的受拉区进行受弯加固时，纤维方向应与加固处的受拉方向 一致；当对梁、柱构件进行受剪加固时，可采用封闭式U形粘贴或侧面粘贴，这时纤维方向宜与 构件轴向垂直；对建筑物柱体的抗震加固可采用全封闭式粘贴，此时纤维方向宜与柱轴向垂直； 当有充足证据时，碳纤维片材也可根据受力状况对混凝土结构进行加固；当碳纤维片材对混凝土结构进行粘贴加固时，应根据国家标准，运用以概率论为理论基础的 极限状态设计法，分别计算出混凝土结构的极限承载能力和正常承载能力。同时，一方面钢筋混
9、凝土结构应根据国家标准，确定其相应材料的设计指标，然后再通过检 测其实际强度能否达到相关要求;另一方面碳纤维片材应根据弹性应力应变关系曲线在构件 达到极限状态时确定其承受的相应应力;一般来说碳纤维片材的极限抗拉强度不应低于生产 厂商95%的保证率作为抗拉强度的标志值。用碳纤维片材对构件进行加固时，应充分考虑加固后材料对构件及其性能可能产生的影响;如在用碳纤维材料加固前，应尽量卸掉活荷载，以减少对其他构件的影响。若不能完全卸载， 应充分考虑活荷载承受的应力；另外对构件进行受弯、受剪加固时，被加固构件的混凝土强度不应低于C15。而采用全封闭 式粘贴加固混凝土柱时，其混凝土强度等级不应低于C10。总
10、之，由于碳纤维材料具有各种混凝土所不能够有的优点，碳纤维加固技术在建筑工程中的 应用越来越广泛，并成为了当前建筑工程主要的加固处理方法，具有广阔的应用前景。引言建筑是城市建设的基础设施，对城市现代化发展占据着非常重要的作用。然后随着城镇人口 流量的大量增长，且建筑结构受环境、荷载、施工等因素的影响导致其承载能力逐渐降低， 这就需要对建筑结构采取有效地加固措施，以提高建筑结构的承载特性。研究发现，建筑结 构加固的措施主要有增大截面法、粘贴碳纤维、施加预应力筋、粘贴钢板法等，而施加预应 力法可以明显提高结构的承载特性，提高建筑结构的稳定性、安全性。1 建筑结构加固技术在建筑结构使用过程中，常发现梁
11、板结构出现各种问题，如裂缝、钢筋锈蚀、挠度过大等。 其中裂缝在建筑混凝土结构中是经常发生的病害现象之一，在建筑结构的长时间的使用过 程中，经受外界荷载的重复作用，很容易引起建筑结构的荷载裂缝;此外，在建筑施工阶段， 可能由于各种原因，如混凝土拌合物的配合比不合理、水灰比不合理、浇筑施工工序不当、 养护措施不当等，这些因素均可以导致梁体结构出现裂缝。若裂缝宽度超过一定的范围，将 会大大降低建筑混凝土结构的承载能力，在地震荷载作用下，很容易出现失稳倒塌危害。 钢筋锈蚀，由于建筑结构处于室外，结构长时间经受二氧化碳的作用，发生混凝土碳化，若 混凝土碳化深度超过钢筋的保护层，则会破坏钢筋的碱性保护，造
12、成钢筋发生锈蚀反应，降 低钢筋与混凝土之间的粘接，这对建筑整体结构的承载能力产生不可忽视的危害。因此，需 要对建筑结构进行有效地加固措施。（1）预应力加固技术通过对建筑结构梁板布置预应力筋，并对梁板施加预应力形成体外预应力加固受力体系，以 加固梁板结构。预应力加固技术，加固效果明显，且可以很大程度上提高建筑结构的承载能 力，约可以提高30% 40%的承载能力，并且可以减少结构中的裂缝与结构变形。此外， 预应力加固施工作业对建筑的使用空间影响较小，一般在对建筑不进行使用限制的状态下完 成预应力加固施工。（2）增大截面技术此法广泛应用于受压建筑结构的抗震加固中，也可以用在受拉构件中，主要用于原杆件
13、材料 性能一致的杆件进行加固，例如钢结构的加固中。增大受力杆件截面以后，可以大大增强构 件的强度，提高结构的稳定性能。同时，也可以用钢筋混凝土包裹木杆件加固。（3）粘贴钢板技术此方法中，用建筑胶将钢板粘贴在结构受拉一侧的表面，从而充分利用钢板的粘结力使钢 板与建筑结构有效的粘接在一起，组成二次受力构件。在粘接后的结构中，钢板起着受拉钢 筋的用途，大大增加了结构的承载能力。加固中应注意的问题：首先，要去除混凝土结构表 面的粉刷层，露出混凝土结构的基面；并清洗干净待加固混凝土构件表面的灰尘;其次，在 粘贴钢板时，避免在外界空气较湿润的情况下加固，并确保加固环境的温度不高于60度。（4）植筋加固法此
14、方法主要利用在钢筋混凝土的受弯、受压构件中。其主要原理就是在原结构中进行钻孔、 注胶，确保钢筋在钻孔内部固化生根。对于钻孔较浅的钢筋具有较大的锚固性能与抗拉性能。 此方法是全新的结构加固方法，且加固工艺较为简单，对结构的受力影响较小。采用植筋加 固需要注意的事项：此方法，适宜在周围温度在5C以上条件下加固操作，并不损伤胶结剂 的性能；当加固环境低于5C时，可以采取适当的增温方法，确保植筋加固的质量。2建筑预应力加固的优点建筑预应力加固技术主要有以下几项优点：第一，加固效果明显，可以有效地减小梁板结构 裂缝，延长建筑的使用寿命；第二，预应力加固施工技术不减小建筑使用空间，且大大提高 建筑结构的承
15、载能力；第三，预应力加固施工周期短，需要的劳动力较少，经济性较高；第 四，预应力加固的建筑自重增加较小，且维修方便。3我国建筑预应力加固技术在实际建筑工程中，对于预应力加固梁及桁架，可以采用钢靴锚固节点；对于框架梁，则可 以采用型钢套箍或穿孔螺栓锚固节点。3. 1横向预应力加固技术在建筑结构中，若钢筋混凝土梁两端的间距较小，则无法在梁的两端进行预应力张拉作业， 这时可以采用横向预应力加固施工方法。这种加载方法主要是在主梁下缘的对称中线处进行 安装加固的预应力筋，且需要在距离梁端的合适的位置弯起预应力筋，然后借助支点在主梁 的端部的锚固钢板上进行有效地锚固，其呈“U”字形的锚固钢板套在主梁端部的
16、下翼缘上。 同时，在预应力筋的水平段内采用撑棍将预应力筋分成几段，且端部的撑棍可以当作支点， 在预应力筋中点采用拉紧螺栓进行对称收紧，在预应力筋拉紧的过程中则产生预应力。研究 发现，此种加固方法仅可以有效地减小梁中部的正弯矩，无法减少梁端部的剪力。3. 2纵向预应力加固技术纵向预应力加固技术，即在建筑中沿着梁板纵向施加预应力筋加固施工的方法。在纵向预应 力筋加固前，需要沿着梁板的纵向布置预应力筋，并在梁端部设置导向块的位置将纵向预应 力筋弯起，然后将纵向预应力筋锚固在主梁的腹板或顶板上，再张拉预应力筋，从而有效 地减小梁端的剪力。研究发现，纵向预应力加固的锚固构造主要为纵向锚固结构，主要分为 梁顶锚固与腹板锚固。纵向预应力加固的优点是凿开桥面板适量的混凝土，即张拉施工
