碳纤维布加固是砌体结构采用纤维增强材料粘贴加固,是一种比较新型的加固方法,作用是纤维材料在加固结构中承担拉应力,改善构件的受力状态,限制裂缝的产生和发展。碳纤维布加固混凝土结构的技术原理提要:应用碳纤维对混凝土柱进行抗震加固,是通过用碳纤维布横向包裹钢筋混凝土柱来提高其延性而实现的。碳纤维的主要作用是对其内部混凝土起到了约束作用。
粘碳纤维加固特点
1、施工简便、快捷,使用碳纤维加固构件技术不需大型施工机构及周转材料,易于操作,施工周期短,经济性好。
2、抗酸碱盐类介质的腐蚀,应用面广。加固后能大大提高结构的耐腐蚀性及耐久性,可以应用于各种工作环境的构件加固。
3、可以有效的封闭混凝土结构的裂缝,延长结构的使用寿命。
4、易于保持结构原状,基本不增加结构自重及截面尺寸。
材料
碳纤维加固钢筋混凝土技术所涉及的材料主要有两种:一是碳纤维布;二是环氧树脂浸渍胶。
碳纤维的补强加固原理
粘贴碳纤维结构加固技术是指采用高性能粘结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。
用于建筑结构加固的碳纤维材料具有优良的力学性能,其抗拉强度约为普通钢材的10倍;但是,碳纤维材料织成碳纤维布后,其中的各碳纤维丝很难完全共同工作,在承受较低的荷载时,一部分应力水平较高的碳纤维丝首先达到其抗拉强度并退出工作状态,以此类推,各碳纤维丝逐渐断裂,直至整体破坏。而使用粘结剂后,各碳纤维丝能很好地共同工作,大大提高碳纤维布的抗拉强度,故碳纤维加固首先必须使碳纤维布中的碳纤维丝能共同工作,因此粘结剂对碳纤维布的加固起着关键的作用,它既要确保各碳纤维丝共同工作,同时又确保碳纤维布与结构共同工作,从而达到补强、加固的目的。
在加固工程中使用碳纤维进行加固时,具体粘贴层数要通过计算确定,考虑到各层的共同工作系数,抗疲劳的能力和避免脆性破坏,一般不宜超过5层。另外,从受力性能角度而言,单层优于多层,窄幅优于宽幅;必要时纵向可以搭接,搭接长度不能少于100mm,而且要保证碳纤维端部有可靠的锚固,除计算要求外,还应有必要的构造措施。
碳纤维布在混凝土结构加固中的机理分析
碳纤维加固技术应用广泛,适用于各种结构类型、各种结构部位的加固修补,如梁、板、柱、屋架、桥墩、桥梁、筒体、壳体等结构,要求基层混凝土的强度等级不低于c15即可,这里着重介绍碳纤维布加固钢筋混凝土抗弯、抗剪、抗震构件的机理作用。
碳纤维加固钢筋混凝土抗弯构件
钢筋混凝土受弯构件的抗弯加固,是通过将碳纤维布粘贴于构件受拉区,代替或补充钢筋的受拉性能,从而提高构件的抗弯承载力。粘贴碳纤维后,在构件受拉区混凝土开裂前,碳纤维的应变很小;在混凝土开裂后,碳纤维布逐渐参与共同工作,应变增长加快;而在钢筋屈服后,碳纤维布充分发挥作用,应变增长迅速加快,其高强高效的性能得以充分体现。