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碳纤维加固缺点的这几点你必须要知道
粘贴碳纤维结构加固技术见指采用粘结剂将碳纤维布粘贴在建筑结构构件表面,使两者共同工作,提高结构构件的(抗弯、抗剪)承载能力,由此面达到对建筑物进行加固、补强的目的。
目前,碳纤维加固在建筑加固中应用比较广泛。
目前大量的理论和试验研究来看,用碳纤维加固钢筋混凝土结构或构件时,存在以下几点不足:
1.碳纤维的抗拉弹性模量相对其强度过低,其与钢筋共同工作时,当钢筋完全发挥强度时CFRP才发挥出不到20%的强度,从而在结构的适用荷载内无法充分利用碳纤维的强度。
2.混凝土与碳纤维之间的环氧树脂粘结层容易发生粘结***,粘贴CFRP片材的碳纤维加固有其限度,过量粘贴会导致界面无法传递足够的剪应力而使得CFRP的强度无法得到充分利用,并且在构件承受较大荷载时容易出现粘结***。
3.目前的加固手段是将CFRP非常紧密地粘贴到试件的表面,当试件的表面有一-定的曲率时,CFRP在受拉的同时还将受到一个由曲率引起的剥离应力。
因为碳纤维加固过程中对碳纤维施加预应力后,构件在承受荷载之前碳纤维就已经发挥了相当的强度,既有效地利用了碳纤维的高强度性,又能***构件的变形和裂缝的开展,这样就较好地避免了碳纤维强度模量比值过高的矛盾,充分发挥了碳纤维的高强特性,极大地改善了使用,阶段的各项受力性能
双层预应力碳纤维板加固施工工艺
预应力碳纤维板加固系统由三部分组成:锚具、碳纤维板、结构胶。锚具实现碳纤维板的张拉和固定、结构胶使碳纤维板和被加固的构件形成一个共同受力的整体。固化环节的温度不低于5℃,环境温度一般会保持在20-25℃之间时固化时间不会少于3天,假如平均温度为10℃时固化时间不得少于7天。用预应力加固技术的碳纤维板能使板材内部的碳纤维在承担结构传递荷载应力之前处于较高的应力水平,预先支配了一定程度上的强度,进而实现高强性能的发挥。
1、安装锚固底座
本加固方法需要在梁底安装锚固底座,用于固定碳纤维板张拉系统。在锚固底座对应位置埋入配套的高强螺栓,将锚固底座安装上去并用配套螺母固定。
2、梁底混凝土表面处理
在锚固块安装完全后,在混凝土表面上划出两个锚固快的中心位置连线,连线左右各30mm范围内为预应力碳纤维板粘贴位置,对这些粘贴位置的混凝土表面处理利用打磨机将其表面打磨平整,并用钢刷将其表面的粉尘、油污等不沾物清除干净,使混凝土表面平整、干燥无粉尘。如不能连续粘贴,则再开始前应对底层碳纤维片材重新做好清洁工作。
3、加固用碳纤维板系统的制作
在碳纤维板系统制作之前,量测两锚固端之间的距离,确定碳纤维板的下料长度;用酮擦拭锚固用的波形锚,并将锚固范围内的碳纤维板也擦拭干净;除此之外,芳纶纤维板优异的热稳定性也是使其优于纤维加固方式的重要因素之一。配置碳纤维板专用粘胶剂,涂抹在碳纤维板定范围内,将2层碳纤维板一层一层放入锚具内,在放置的过程中注意碳纤维板的中线应于波形锚的中线相对应;然后用电动扳手均匀拧紧螺母,即完成碳纤维板系统的制作。
4、加固用碳纤维板系统的安装
加固用碳纤维板系统通过高强螺杆及弧形转向块与锚具底座相连接,弧形转向块能使碳纤维板受力在同一直线上。安装时应轻拿轻放,尽量不要使碳纤维板受到碰撞,以免损坏碳纤维板。
5、涂抹碳纤维板专用胶
用酒精擦拭粘贴用碳纤维板的表面,在两层碳纤维板之间及上层碳纤维表面涂抹粘贴碳纤维板专用胶。
6、张拉预应力碳纤维板系统
将张拉用千斤顶及反力板安装在张拉端,在碳纤维板***胶涂抹好后,按照0%-10%-20%-50%-100%的程序进行预应力张拉,每张拉一级后进行伸长位移测量,并计算实际伸长量,误差控制在6%以内。
7、粘贴碳纤维板系统
在张拉完成后,紧固张拉端螺母,卸掉千斤顶,通过自反力装置将压板顶至梁底,使碳纤维板与梁底紧密贴合,拧紧压板螺母,完成碳纤维板的粘贴。
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碳纤维补强加固施工质量检查和验收(1) 施工开始前,应确认碳纤维片材和胶粘剂、底层树脂、找平材料的产品合格证、质量检验报告,各项性能应满足验收规范要求。
(2)材料性能抽样检验
①碳纤维片材:当工程使用的碳纤维数量大于1000m2时,每1000m2用量提供一次料质检(包括抗拉强度和弹性模量)报告,检验数量不少于3组(每组试样数量为5个)。工程使用的碳纤维片材材料数量少于1000m2时,可引用本年度内其他项目使用同批产品时抽检的质检报告,若无此报告,也应抽检一组。其原理与粘贴钢板加固相似,均是在结构的受拉侧粘贴抗拉材料,以起到与结构共同受力,增强配筋的作用。其检验结果应符合验收规范的要求。
胶粘剂:当工程的胶粘剂用量在1t以下时,应作一组试样进行正拉粘结强度检验;若底胶指干,未能及时粘贴碳纤维布,必须等待12小时后在施工,且清理表面灰尘。用量在1t以上时,应每吨(不足1t,按1t计)增加1组试验;每组试样数量应不少于5个。受检的胶粘剂应由独试验室人员在不少于两个包装单位中随机抽取,经混和后用于制作试样,其试验结果应符合验收规范的要求。
(4)粘结质量不符合要求需割除修补时,应沿空鼓边沿将空鼓部分的碳纤维割除,以每边向外缘扩展100mm大小之同样碳纤维材料,用同样粘剂,补贴在原处,其施工步骤及做法应按要求进行。
(5) 正拉粘结强度达不到要求时,应将抽样检验所代表的部位的碳纤维复合材,全部剥去重做。
维修碳纤维布加固的局限性
维修碳纤维布加固技术也一样,有它的局限性
1、维修碳纤维布的价格不低,对于部分有预算限制的加固工程比较局限。
2、粘贴维修碳纤维布的时候,如果收到的力超过了极限值会出现断裂。
3、目前碳纤维布市场鱼龙混杂,普通难以辨别优劣,还需要***人士区分。
碳纤维布材料会有应力滞后的缺点,导致性能浪费,只能发挥20%。