【doc】碳纤维补强加固混凝土结构

【doc】碳纤维补强加固混凝土结构 碳纤维补强加固混凝土结构 总第170期2001年第6期 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 建设与 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 碳纤维补强加固混凝土结构 彭思,李载宁 (广东省建筑设计研究院,广东广州510010) [提要]利用碳奸维具有的突出的抗拉强度和弹性模量特性,蒋其应用到建筑蛄构补强加固是近期国内工程 界新兴的领域.本文对其材料性能,适用范围,施工工艺和设计方法作了概括性的分析和介绍. [关键词]混凝土结构;碳纤维;补强加固;fS工工艺 [中图分类号]T晒28.572[文献标识码]B[文章编号]1007—9467{2~)01)06—0060—00N/lTlr以 上,分别是普通合金结构钢的9倍和7倍左右:碳纤维复合 材料的弹性模量略高于普通钢材,碳纤维材料还具有优异 的抗腐蚀性,对空气中氯离子古量高的沿海地区的结构加 固工程特别适用. 碳纤维增强水泥:混凝土,水泥灰浆,水泥砂浆系列材 料价格低廉,耐火,耐格,耐蚀性能优良,压缩强度也高,因 此在土木建筑,海洋工程方面被大量使用:碳纤维增强水 泥复台材料,在承受负荷时表面不再产生肉眼可见的龟裂, 其拉伸强度和弯曲强度,弯曲韧性比不增强的高几倍到十 几倍.其耐冲击性也得到改善. 由它制成的构件尺寸稳定,同时还具有防静电,耐磨耗, 耐腐蚀等性能.国外用碳纤维增强水泥的典型例子是:伊拉 克巴格选建成的AL—Shaheecl纪念碑,在此大型建筑结构上 全面使用了碳纤维增强水泥;日本东京的37层的ARK事务 所大楼外墙装修的幕墙,由碳纤维增强水泥灰浆制造.此后 日奉又陆续在大型建筑物上应用,并应用到桥梁建设中. 当前工程结构加固主要是应用碳纤片材. 碳纤片材有板状和布状编物两种,碳纤布更能适应不 同结构外形的需要.碳纤布性能的优劣除强度指标外,很 重要的一点是对牯结剂的渗透性和对粘结剂的消泡性能. 这主要取决于碳纤布的编织技术,有些片材未经编织或无 间隙,均会影响粘贴效果.主要的使用方法是将浸透了树 脂胶的碳纤维布贴台到钢筋混凝土的受拉部位,如桥板的 底面,粱体或桥墩的表面,并使其与混凝土结台成为一体. 6n 从而达到加固结构的目的本方法还被广泛用于隧道村砌 和建筑物的粱,柱等混凝土结构的加固补强工程.近年国 内许多建筑结构和铁路,公路桥梁加固工程已相继采用碳 纤布,建筑结构和铁路,公路桥梁(如广州古建筑六榕塔,广 州市某立交简支梁挢,某高架路预应力箱粱,某高架路墩柱 和海口市人民桥等)碳纤布加固突出的优点是加固后基本 上不改变结构的外形,稍作处理则类似装修,在某五星级宾 馆的粱板加固中被优先采甩;但总的来说碳纤加固技术的 应用在我国仍处于起步阶段.据有关报道,2O0O年广州碳 纤布用量仅为有数千,尚有大量有待维修加固的桥梁和 建筑物,其应用前景是很广阔的. 1.碳纤维布的品质规格:(见表1) 2.碳纤树脂粘结剂 表1碳纤维布的品质趣格(摘自某采日本公司产品) 形成复合材料的品质规格见表2. 表2复合材料的品质规格 一 般采用环氧树脂基的高分子树脂,要求其物理力学 性质优异,具有适宜的粘度,高粘结强度,高韧性,渗透性强. 粘结剂各项指标如表3 工程建设与设计2001年第6期总第170期 表3牯结剂各项指标(以某公司的粘结剂为倒) 3.粘结树脂系列 包括底胶(衄),树硝腻子(嗍),底胶要求渗透力 强,提高混凝土的表面强度,促使粘结荆与混凝土的有效连 接;树脂腻子的作用是修复不平的粘结面.使碳纤保持与粘 贴面的垒接触. 4.主要施工工艺 (1)表面处理:除掉混凝土表面强度较弱的风化层,污 物,脱模剂层,浮浆;’ (2)截面修复(处理不平整处):打磨混凝土表面不平滑 的凹凸面,整平,消除阶梯状部分的落差;棱角打磨圆滑.半 径不小于2One; (3)涂布底胶: (4)整平贴台面:用树脂腻子刮抹在不平整的混凝土表 面.以消除所有缝隙和不平之处; (5)贴台碳纤维布:将粘结荆涂刷在选定的区域,均匀摊 铺将成卷的碳纤维布铺到上面.边用脱泡辊子沿纤维方向 碾压.在整段碳纤维布完全贴台到混凝土表面之后.再用 消泡辊子反复碾压,以除去纤维丝之间的空气,使牯结剂包 裹纤维丝,达到将纤维授渍在胶垦的目的.然后再涂一层 牯结剂. 5.设计 (1)适用范围 ?钢筋混凝土,预应力钢筋混凝土构件抗弯加固; ?钢筋混凝土粱柱构件的抗剪加固; ?馄凝土柱的抗震加固; ?砌体的抗震加固. (2)一般原别 啾计时将碳纤维布按强度换算威钢筋量,按照与钢 筋混凝土构件抗弯计算同样的方法进行计算.合成的截面 共同抵抗外力造成的动载荷及增加的静载荷. @计算理论采用极限状态法进行承载力极限状态和正 常使用极限状态的计算. ◎碳纤维沿钢筋混凝土构件强度不足的主筋方向配置. ?抗剪加固时可采用封闭式,u形或侧面粘贴;纤维方 向与轴线方向宜相垂直. (3)抗弯构件极限承载力计算的基本假定 ?受拉区混凝土的作用忽略不计; ?梁受弯后,混凝土,钢筋碳纤应变符合平截面假定; ?碳纤维材料的应力应变关系:听= 6.构造一般建议 (1)碳纤维应贴于粱的受拉区的下缘,如需要贴于梁侧 面时,宜限于1/4粱高的范围,对侧面的碳纤面积应乘以折 减系数; (2)碳纤维粘贴层数不宜超过五层,对多层碳纤应考虑 共同工作系数的折碱.碳纤层敷过多将导至混凝土结构的 脆性破坏; (3)碳纤维的分条粘贴加固的效果优于整幅粘贴; (4)碳纤维粘贴应有可靠的锚固,锚固长度应通过计算 决定,必要时可另加锚固设施; (5)一般来说,在桥板上的加固,需要粘贴至粱腋处; (6)纤维布互相衔接(接长)的部位采取重叠结构,重叠 部分长度不小于loom. 【参考文献】 [1】赵彤.谢剜.碳纤布补强加固混凝土结构新技木[M】.天津}天津 大学出版杜.2001 [2】中国工程建设标准化协会.碳纤维片材加固罄复混凝土结构技 术规程(邀审精)[z】.2001.3 [3】赵彤,谢剑,藏自强.碳纤维布加固钢筋混凝土檗的曼弯承藏力 试验研究[J].建筑结构,2OOO,(7). 【收稿日期]2001—10—15 ? 建设市场信息? 东莞市华芋钢结构工程 有限公司介绍 东莞市华芋钢结构工程有限公司系名冠企业集团属下 公司,位于东莞市寮步镇莞捧路华福区,占地面积5万多 瑚有三条变截面H型钢生产线,十多个生产车间,垒厂 主要机器设备由台湾进日,并在技术上获得台湾中国钢铁 集团属下中钢结构公司全力支援.引进高级技术人才,全 面实现电脑化管理,已通过1S09001认证.本公司是中国建 筑金属结构协会会员,拥有合法施工资质,专业承接金属结 构厂房,网架,天车,天桥设计,制作及安装等各项业务. 公司同时经营彩色压型钢板,采光板,PU发泡隔热板, 楼承板,夹心板,各种规格C型钢,H型钢,变截钢销售,批发 隐藏式彩板,螺钉式彩板,pc彩光板,楼承板,PU隔热板,夹 芯板,H钢,c型钢,变截钢,自攻螺丝,全方位为客户提供优 质服务. 地址:东莞市素步蕾毕福工生区【莞棒公路遗) 电话:0769—32189283218938 邮鳙:523401传真:0769—3211712 网址,~WWW.1驴砌.net电邮:hy@l叮咖lI_net