谈碳纤维加固技术在建筑工程中的应用

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  摘要:建筑工程在实际使用的过程中可能会出现各种不同的因素,影响建筑工程的質量以及稳定性,在这个时候,就必须要对出现了一定质量问题的工程采取相应的措施来对其进行修护以及加固。通过对大量建筑工程的修复、加固经验来看,在对建筑工程的加固过程中使用碳纤维材料来作为混凝土建筑工的主要加固材料是极为可行的,碳纤维自身的先进技术特性能够在建筑工程的修复加固过程中良好的体现出来。本篇文章主要针对建筑工程加固过程中应用碳纤维进行修复的重点进行了全面详细的阐述。
  关键词:碳纤维 加固技术 工程建筑
  1 碳纤维加固结构构件技术原理
  在对混凝土构件进行加固的过程中,主要应用的碳素纤维加固技术,在运用该技术进行结构加固的过程中,主要就是将能够增加强度的纤维复合材料粘贴在混凝土的结构的表层,并且还要使得这两者紧密结合起来,这样才能够使得工程结构构件的强度得到有效的提高。碳纤维材料由于自身的特性,拥有着高强度、高弹性、抗腐蚀等特点,这些优势都促使了碳素纤维的强度超过了普通钢材性能的10倍,并且其弹性的数值是普通钢材的2倍左右,再加上碳素纤维能够较长时间的保持其施工的性能,使得其成为了对建筑工程加固修复的优良替代品。与碳素纤维共同应用在加固工作中的树脂通常都是由底层树脂、粘接树脂以及找平树脂这三种树脂相结合所组成的粘合物。
  找平树脂与底层树脂自身都有着极强的粘结功能,能够很好的把碳素纤维与需要加固的结构粘合起来,而粘结数值的主要功能就是将碳素纤维以及需要粘结在一起的建筑结构组合成为一个整体,在受力的过程中一起承受荷载,在一定限度上有限的提高建筑物的抗弯、抗剪以及抗承载力量,最终达到加固建筑构件的目的。因此,碳素千万材料是建筑工程在进行加固的过程中是最为重要的建筑材料。
  2 碳纤维材料的基本特性
  为了实现碳纤维加固可以选择碳纤维片材加固的复合材料,这是连续碳纤维材料强度的主要材料是更好的,弹性是比较高的,碳纤维材料是一种单向排列成束,碳纤维板,然后用环氧树脂浸渍固化加固
  2.1碳纤维片材。根据材料力学性能的一片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由高模量,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。
  通过比较,碳纤维布单位重量和不可比的钢,碳纤维片很薄,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。
  2.2树脂粘结材料。钢筋混凝土结构的修复材料的使用:底漆,腻子,浸渍树脂或粘结树脂。这些功能都是不相同的:该涂料主要应用于混凝土表面,是促进粘附和最后一个长时间保持界面稳定性的关键因素;腻子主要用于填充表面的每个部分,表面填充整个表面上的差距,使表面更光滑的表面,所以它可以更好地发挥碳纤维布;浸渍树脂用于粘贴碳纤维布;粘结树脂的作用是粘贴碳纤维板。后者主要是粘贴碳纤维布在混凝土结构的不同部位,分散的组件组合成一个更完整的一个,这是对树脂结合剂材料形成的整体工作的关键。
  公路混凝土桥梁加固技术的环氧树脂,起着关键的作用,在不同的环境下,随着对固化性能的温度变化也受到影响,所以说,粘贴的工作质量,最大限度缩短许多传统的交通中断时间密切相关。环氧树脂材料的特殊选择,如果混凝土结构表面的温度(10 ~ 40)摄氏度,环氧树脂粘贴以上约15小时的固化时间,但浆料可在45分钟以上的时间后,与特殊的环氧树脂材料的性能是混凝土桥梁的加固。
  3 使用碳纤维的优点
  碳纤维布应耐腐蚀,灵活,耐用等优点,广泛应用于建筑加固。碳纤维布可以抵抗酸,碱,盐对结构的腐蚀,具有良好的耐腐蚀性。与碳纤维材料本身的灵活性,可适用于各种形状和类型的结构,不改变结构和形状,即使增强结构不光滑的碳纤维材料也可以完全覆盖粘贴(验收标准为普通钢板只要70%),确保有效的粘附率,因此具有适用性广,加固修复适用于各种结构类型,各种结构,如梁,板,柱,屋顶,桥墩,桥,壳,壳结构,可以要求不低于C15混凝土强度等级;此外,碳纤维还可以增强砖砌体的某些力学性能。除了碳纤维材料的上述优点,又轻又薄,加强和修理不增加原有构件的质量和尺寸。
  4 碳纤维材料在结构加固方面的运用
  4.1 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。
  4.2 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无缝粘贴,这是碳纤维片材与混凝土融合整一个整体,共同承受应力。
  4.3 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。
  5 碳纤维材料的加固施工工艺流程
  施工工艺流程:卸荷→基底处理→涂底胶→找平→粘贴→保护。
  5.1 卸荷。所谓卸荷就是卸掉与加固无管的构件,以保证其他构件尽可能不受影响。
  5.2 基底处理。
  ①混凝土表层出现剥落、空鼓、蜂窝、腐蚀等劣化现象的部位应予以凿除,对较大面积的劣质层在凿除后还应用环氧砂浆进行修复。
  ②对裂缝部位进行全封闭处理。
  ③用混凝土角磨机、砂纸除去混凝土表面的浮浆、油污等杂质,构件基本面要平整对表面凸起的部位要磨平,转角处要进行倒角处理打磨成圆弧状(R≥20mm)。
  ④混凝土表面应干净干燥,对不满足要求的部位可用吹风机吹扫。
  5.3 涂底胶(FP胶)。
  ①将主剂与固化剂先后置于容器中,按主剂∶固化剂=2∶1的比例,用弹簧秤精确计量,电动搅拌器均匀搅拌,根据现场实际气温决定用量并严格控制使用时间。一般情况下1h内用完。
  ②用滚筒刷将底胶均匀涂刷于混凝土表面,待胶固化后(固化时间视现场气温而定,以指触干燥为准)再进行下一工序施工。一般固化时间为2~3d。
  6 结语:
  由于碳纤维加工技术,碳纤维广泛的工程应用前景。目前,中国碳纤维的需求不断上升,各种应用率账户,广泛应用在不久的将来将迎来的碳纤维材料的时代。项目中的碳纤维的应用也将进一步代替钢,造福人类。
  参考文献
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