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宜興市恒固碳纖維制品有限公司
主營產(chǎn)品: 特種建材
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丹東專業(yè)碳纖維加固
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發(fā)貨地 江蘇省無錫市
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商品介紹
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聯(lián)系方式
產(chǎn)地 江蘇
材質(zhì) 碳纖維
功能 加固
品牌 恒固
適用范圍 加固
商品介紹
目前市場(chǎng)上售賣的碳纖維布比較雜亂,很多牌子聽都沒聽過,甚至沒有匹配相應(yīng)的使用說明書,令客戶在購買的時(shí)候很是不安,不知道怎么選擇。所以很多客戶為了保證加固工程的質(zhì)量,指定購買國際大品牌,如日本東麗、東邦等。
這些大品牌固然是好,但是由于航空運(yùn)輸、技術(shù)持有等因素,使得它們的價(jià)格也比一般的國產(chǎn)品牌要貴很多;另外,從情感上來說,國產(chǎn)品牌是我們傲嬌世界的敲門磚,國人理應(yīng)支持國貨,為此獻(xiàn)一份力。
有的人說了,難道讓我放棄工程質(zhì)量來支持國貨嗎?
當(dāng)然不是了。大家之所以對(duì)國產(chǎn)碳纖維布印象不佳,是因?yàn)槟切斑z珠”你還沒有發(fā)現(xiàn)!國產(chǎn)碳纖維布并非都是差的,好的廠家比比皆是,只是做出品牌的比較少。好的品牌如上海悍馬,產(chǎn)品大多用在建筑加固補(bǔ)強(qiáng)上,其在用戶當(dāng)中的口碑很好,是國產(chǎn)品牌中的佼佼者。
碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料因其優(yōu)異的力學(xué)性能,成為近年來被大量應(yīng)用于多種結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)加固中的一種新型材料。同時(shí)隨著橋梁加固技術(shù)的不斷進(jìn)步,碳纖維粘貼補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)在理論設(shè)計(jì)和施工等方面也得到了進(jìn)一步完善和發(fā)展,成為目前研究的熱點(diǎn)。
采用碳纖維加固的混凝土結(jié)構(gòu),屈服荷載和極限承載力都有明顯提高,碳纖維高強(qiáng)高彈模的特性對(duì)結(jié)構(gòu)的剛度提高也有所貢獻(xiàn),結(jié)構(gòu)破壞形式明顯改善,從脆性破壞向延性破壞轉(zhuǎn)變。
碳纖維布的加固原理
用于建筑結(jié)構(gòu)加固的碳纖維材料具有優(yōu)良的力學(xué)性能,其抗拉強(qiáng)度一般為建筑用鋼材的十幾倍;但是碳纖維材料織成碳纖維布后,其中的各碳纖維絲很難完全共同工作,在承受較低的荷載時(shí),一部分應(yīng)力水平較高的碳纖維絲首先達(dá)到其抗拉強(qiáng)度并退出工作狀態(tài),以此類推,各碳纖維絲逐漸斷裂,直至整體破壞。而使用粘結(jié)劑后,各碳纖維絲能很好地共同工作,大大提高碳纖維布的抗拉強(qiáng)度,故碳纖維加固首先必須使碳纖維布中的碳纖維絲能共同工作,因此粘結(jié)劑對(duì)碳纖維布的加固起著關(guān)鍵的作用,它既要確保各碳纖維絲共同工作,同時(shí)又要確保碳纖維布與結(jié)構(gòu)共同工作,從而達(dá)到加固的目的。
試驗(yàn)方案
在預(yù)應(yīng)力混凝土空心板跨中混凝土及碳纖維上粘貼電阻應(yīng)變片,按《預(yù)制混凝土構(gòu)件質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》(GBJ321-90)對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土空心板進(jìn)行結(jié)構(gòu)性能試驗(yàn)。在1.0倍正常使用短期荷載檢驗(yàn)值作用下持荷30min,其余每級(jí)荷載作用下持荷10min。持荷結(jié)束時(shí),使用靜態(tài)電阻應(yīng)變采集儀跟蹤記錄混凝土及碳纖維在各級(jí)荷載作用下的應(yīng)力應(yīng)變情況,用百分表量測(cè)空心板在各級(jí)荷載作用下的撓度變化,用讀數(shù)顯微鏡觀測(cè)裂縫寬度并記錄裂縫開展情況。為檢驗(yàn)預(yù)應(yīng)力混凝土空心板的承載力情況,所有試驗(yàn)均做到破壞為止。
試驗(yàn)結(jié)論
(1)采取粘貼碳纖維加固預(yù)應(yīng)力混凝土空心板,可以有效地提高預(yù)應(yīng)力混凝土空心板的承載力。
(2)在同樣荷載作用下,粘貼碳纖維加固后可以有效減少預(yù)應(yīng)力混凝土空心板的撓度。
(3)粘貼碳纖維加固后預(yù)應(yīng)力混凝土空心板的開裂荷載增大。
(4)采取粘貼碳纖維加固預(yù)應(yīng)力混凝土空心板,基本不影響構(gòu)件的截面高度及自重,對(duì)用戶空間的凈高度及建筑物的其他結(jié)構(gòu)沒有影響。
(5)試驗(yàn)中碳纖維拉應(yīng)變?yōu)?2000με,建議設(shè)計(jì)時(shí)碳纖維抗拉強(qiáng)度取2000MPa。
結(jié)語
隨著人們對(duì)碳纖維材料的進(jìn)一步深入研究以及碳纖維加固技術(shù)的推廣和實(shí)踐,碳纖維加固的不足會(huì)逐步得到克服,碳纖維材料的性能會(huì)更加優(yōu)良,碳纖維加固理論及加固技術(shù)將逐步走向成熟,碳纖維加固技術(shù)在工程加固領(lǐng)域?qū)缪菰絹碓街匾慕巧?br>
碳纖維布作為工程結(jié)構(gòu)加固常用的纖維材料之一,目前市場(chǎng)上有著300g/㎡和200g/㎡兩種型號(hào),因?yàn)槠淇酥夭煌鋬r(jià)格也有較大的差別,有的人就會(huì)問該如何選擇使用哪種型號(hào)的碳纖維布進(jìn)行加固施工,但是不同克重的碳纖維布僅僅只是重量不同嗎?為你解讀它們到底有什么不同。
首先大家都知道碳纖維布是由12k小絲束碳纖維原材進(jìn)行編制而成,在編織方面200g/㎡的碳纖維布使用的是24根12k碳纖維原絲進(jìn)行編織,而300g/㎡的碳纖維布則是采用36根12k碳纖維原絲進(jìn)行編織。
與此同時(shí)其厚度也有所不同,200g/㎡的碳纖維布其設(shè)計(jì)厚度為0.111mm,然而300g/㎡的碳纖維布其設(shè)計(jì)厚度則是0.167mm。
由于克重的不同,則證明了每平方米碳纖維布種碳纖維的有限含量不同,其力學(xué)性質(zhì)會(huì)有著明顯的差異。
大家都知道國標(biāo)中對(duì)與碳纖維布的力學(xué)性能有著明確的要求,對(duì)于高強(qiáng)I級(jí)的單向碳纖維布來說其抗拉強(qiáng)度應(yīng)不小于3400MPa,即就是說市場(chǎng)上的碳纖維布都應(yīng)該滿足國標(biāo)中這個(gè)基本要求才算合格,才能大量應(yīng)用于加固工程當(dāng)中。200g/㎡克重的碳纖維布其抗拉強(qiáng)度已達(dá)到3600MPa~4000MPa,然而300g/㎡克重碳纖維布的抗拉強(qiáng)度更是達(dá)到了3800MPa~4300MPa的高度。
1、按照設(shè)計(jì)要求裁剪碳纖維布,裁剪的數(shù)量應(yīng)保證在當(dāng)天用完,避免浪費(fèi)。并妥善保管裁剪好的碳纖維布。
2、碳纖維布要做好防潮處理,存放、運(yùn)輸、施工過程中都應(yīng)避免碳布的彎折。
3、碳纖維布配套樹脂應(yīng)密封儲(chǔ)存,遠(yuǎn)離火源,避免陽光直接照射和有高溫源的地方。
4、碳纖維為導(dǎo)電纖維,施工過程中應(yīng)避免與電源接觸,以免發(fā)生觸電事故。粘貼碳纖維布時(shí),操作人員必須穿工作服,戴好防護(hù)口罩和防護(hù)手套。
5、樹脂的配制和使用場(chǎng)所,應(yīng)保持通風(fēng)良好。
6、在現(xiàn)場(chǎng)施工的工作人員應(yīng)采取相應(yīng)的有效保護(hù)措施。
碳纖維布加固補(bǔ)強(qiáng)混凝土梁板時(shí),截面的平均應(yīng)變?nèi)苑掀浇孛婕俣ㄔ瓌t,在計(jì)算分析中,可將其做為一個(gè)基本假定。根據(jù)平截面假定,碳纖維的應(yīng)變應(yīng)略大于鋼筋應(yīng)變,為簡化計(jì)算,可以近似認(rèn)為碳纖維的拉應(yīng)變等于鋼筋拉應(yīng)變,按照拉力相等的原則,可將碳纖維布的面積轉(zhuǎn)化為等效鋼筋面積,然后根據(jù)鋼筋混凝土單筋矩形截面受彎構(gòu)件的正截面承載力設(shè)計(jì)公式進(jìn)行計(jì)算。
總的來說粘貼碳纖維布加固法是一種簡單便捷的加固方法,但是它也不是萬能的,在規(guī)范中明確指出,粘貼碳纖維布加固法在提高構(gòu)件承載力的時(shí)候,多只能提高其承載力的40%,所以在實(shí)際工程中應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選則合理的加固方法,才能達(dá)到加固補(bǔ)強(qiáng)的真正目的!
碳纖維布輕質(zhì)高強(qiáng)、適用面廣、施工方便快捷等優(yōu)點(diǎn)不言而喻,因而碳纖維布加固法作為一種新型的、技術(shù)含量高的結(jié)構(gòu)加固技術(shù),在加固領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,具有很大的推廣價(jià)值和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。本文將碳纖維布加固技術(shù)與傳統(tǒng)的幾種加固技術(shù)進(jìn)行了分析,并且全面闡述了碳纖維加固的優(yōu)點(diǎn)和在工程應(yīng)用中需注意的幾點(diǎn)不足。另外,本文還將碳纖維布加固與粘鋼加固進(jìn)行對(duì)比換算,并提出在不同條件下選用不同加固方案。
目前,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)己成為現(xiàn)代建筑、構(gòu)筑物常用的結(jié)構(gòu)形式,成為我國乃至世界各國占主導(dǎo)地位的建筑結(jié)構(gòu),在我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮著不可代替的作用。因此,確保鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的安全使用具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。但是由于自然災(zāi)害、年久失修以及人為因素、荷載等級(jí)提高和設(shè)計(jì)規(guī)范修訂等原因?qū)е陆ㄖY(jié)構(gòu)承載力不足,影響正常使用和安全運(yùn)行,須對(duì)其進(jìn)行加固處理;加之一些結(jié)構(gòu)工程中混凝土的質(zhì)量不盡理想,致使加固維修問題更為突出,己成為經(jīng)濟(jì)建設(shè)的沉重負(fù)擔(dān)并制約了進(jìn)一步的發(fā)展。
加固改造具有三個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn):投資少、工期短、省空間,這些都會(huì)帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益,特別是時(shí)間和空間的節(jié)省,對(duì)工業(yè)生產(chǎn)和商業(yè)活動(dòng)來講,在效益方面往往起著決定性的作用。對(duì)承載力不足的工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行修復(fù)加固,不僅可以使的生命及財(cái)產(chǎn)得到保障,還可以盡可能地發(fā)揮既有結(jié)構(gòu)的作用,緩解人力、物力、資金緊張的情況,使資金投到需要的地方。
碳纖維增強(qiáng)塑料(Carbon Fiber Reinforced Plastics,下稱CFRP,常以碳纖維布的形式出現(xiàn)),具有優(yōu)異的物理力學(xué)性能、耐久性及抗腐蝕性等特點(diǎn)。該材料是在日本發(fā)明的,早應(yīng)用于航空航天,國外早對(duì)纖維加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)進(jìn)行研究的是德國IBMB研究院和瑞士的EMPA實(shí)驗(yàn)室,日本、韓國和美國緊隨其后,碳纖維塑料對(duì)鋼筋混凝土進(jìn)行修復(fù)加固在發(fā)達(dá)國家已成為一項(xiàng)成熟技術(shù)②。
與傳統(tǒng)加固方法比較,碳纖維增強(qiáng)塑料具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì),主要體現(xiàn)在③:
1)強(qiáng)度高、延性好
碳纖維布具有優(yōu)異的物理力學(xué)性質(zhì),抗拉強(qiáng)度2500-4500MPa(是普通鋼材的10倍左右),彈性模量是普通鋼材的1-2倍。以其強(qiáng)度來提高承載力,以其高彈性模量來改善結(jié)構(gòu)的延展性,從而達(dá)到加固的目的。
2)耐久性和耐腐蝕性好
由于其固有的化學(xué)特性,致使碳纖維布能夠抵抗一般酸堿鹽的腐蝕,有良好的耐腐蝕性和耐久性,而且其本身還可以起到對(duì)內(nèi)部混凝土結(jié)構(gòu)的保護(hù)作用,間接增加了混凝土保護(hù)層,從而達(dá)到雙重效果。
3)不增加構(gòu)件的自重及體積
碳纖維布質(zhì)量輕,厚度薄,粘貼后基本不增加結(jié)構(gòu)自重和尺寸,不影響建筑物的有效使用空間和外觀。
4)適用面廣
碳纖維布是一種柔性材料,可以方便地裁剪,所以這種加固技術(shù)可以廣泛適用于各種結(jié)構(gòu)類型(如橋梁、隧道、涵洞、煙囪等)、各種結(jié)構(gòu)形狀(如矩形、圓形、曲面結(jié)構(gòu)等)、各種結(jié)構(gòu)部位(梁、板、柱、節(jié)點(diǎn)、拱、殼等),且不改變結(jié)構(gòu)形狀及不影響結(jié)構(gòu)外觀,這是傳統(tǒng)加固方法所不具有的。
5)施工便捷高效
碳纖維布加固,無大型機(jī)具,沒有濕作業(yè),占用場(chǎng)地少。施工工效高,粘貼碳纖維法是粘貼鋼板施工工效的4-5倍。施工質(zhì)量易保證,碳纖維預(yù)浸料輕質(zhì)柔軟,易貼附,即使被加固的結(jié)構(gòu)表面不是非常平整,也可以保證很高的粘貼率。
碳纖維布的這些特點(diǎn),為建筑結(jié)構(gòu)的加固提供了技術(shù)支持,決定了碳纖維加固技術(shù)具有很大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)效益。
現(xiàn)代建筑中,粘鋼加固和碳纖維加固應(yīng)用較多,此處將兩種加固方法進(jìn)行對(duì)比:
碳纖維布輕質(zhì)高強(qiáng),厚度為0.111-0.167mm,抗拉強(qiáng)度高,為普通鋼材的8-10倍,但各向異性,即抗拉強(qiáng)度高但抗剪強(qiáng)度低;施工更為簡便,施工速度為粘鋼的2-3倍。
鋼板的物理力學(xué)性能為各項(xiàng)同性,受力性能好;施工時(shí)需夾具和施工機(jī)具, 施工工序和施工操作性較碳纖維布復(fù)雜。
下表中,我們對(duì)碳纖維布與鋼板進(jìn)行換算,通過分析得出:
對(duì)于普通小荷載結(jié)構(gòu)或構(gòu)件,其補(bǔ)強(qiáng)所需面積較小,粘貼碳纖維布1-2層即可滿足要求時(shí),優(yōu)先選用粘貼碳纖維布加固,其經(jīng)濟(jì)性和施工操作性優(yōu)勢(shì)明顯:而當(dāng)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件補(bǔ)強(qiáng)所需面積較大時(shí),即粘貼碳纖維布超過2-3層時(shí),優(yōu)先選用粘鋼加固方案,可大幅提高結(jié)構(gòu)的承載力或受力性能,并取得良好的經(jīng)濟(jì)性。
隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)地迅猛發(fā)展,各類建筑結(jié)構(gòu)的適用性和安全性被廣泛關(guān)注,如何在確保安全的前提下,低投資帶來高回報(bào),成為新時(shí)代的焦點(diǎn)。以醫(yī)院等公共建筑為例,新的醫(yī)療設(shè)備或者結(jié)構(gòu)功能調(diào)整,對(duì)原有結(jié)構(gòu)提出了需求,如何在短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到要求,盡可能減少對(duì)社會(huì)的損失,都值得我們認(rèn)真思考。
碳纖維布具有強(qiáng)度高、延性好、耐腐蝕和耐久性好、適用面廣、施工便捷等優(yōu)點(diǎn),在建筑加固中具有廣闊的前景。隨著科技的不斷進(jìn)步,新的加固材料、新的加固技術(shù),必將為建設(shè)注入新的色彩。
碳纖維布及浸漬膠該如何選擇
對(duì)于從事結(jié)構(gòu)加固的施工人員,粘貼碳布其實(shí)并不陌生,但如何選擇好的碳布和浸漬膠是一件令人極其的事情。市面上眾多品牌的碳布浸漬膠魚龍混雜,令人頭暈?zāi)垦5耐瑫r(shí)看起來似乎都沒什么區(qū)別。然而不同的產(chǎn)品卻存在較大的價(jià)格差異,部分工程由于采用了價(jià)格低廉的劣質(zhì)產(chǎn)品導(dǎo)致加固失效也常有發(fā)生,那么,怎樣在眾多廠家中辨識(shí)出的碳布和浸漬膠呢。
1、首先確定碳布和配套浸漬膠的等級(jí)
首先我們要知道碳纖維布有一級(jí)300g、一級(jí)200g、二級(jí)300g和二級(jí)200g四種規(guī)格,配套浸漬膠有A級(jí)和B級(jí)兩種等級(jí)。有些圖紙?jiān)O(shè)計(jì)說明直接就會(huì)給出碳布和膠的等級(jí)規(guī)格,例如設(shè)計(jì)說明中明確提出碳布采用一級(jí)300g,配套浸漬膠采用A級(jí)膠。那我們就可以直接跟材料廠家說明規(guī)格等級(jí)就可以了。如果設(shè)計(jì)說明沒有明確提出碳布和膠的等級(jí)規(guī)格,我們可以根據(jù)材料幾項(xiàng)關(guān)鍵性能參數(shù)進(jìn)行判斷材料規(guī)格等級(jí)。例如提到碳布抗拉強(qiáng)度≥3400MPa、彈性模量230GPa、伸長率1.6%,那我們就可以確定碳布等級(jí)為一級(jí),抗拉強(qiáng)度≥3000MPa、彈性模量200GPa,伸長率1.5%,說明碳布等級(jí)為二級(jí);可以根據(jù)碳布厚度確定碳布的克數(shù),厚度為0.167mm,碳布為300g/㎡,厚度為0.111mm,碳布為200g/㎡;膠體抗拉強(qiáng)度≥38MPa,彈性模量≥2400MPa,伸長率為1.5%說明為A級(jí)膠;若膠體抗拉強(qiáng)度≥30MPa,彈性模量≥1500MPa,伸長率為1.5%說明為B級(jí)膠。
2、檢查檢測(cè)報(bào)告是否齊全
首先涉及到結(jié)構(gòu)安全的加固材料必須通過安全性鑒定,若圖紙要求設(shè)計(jì)年限是30年一定得檢查浸漬膠安全性鑒定報(bào)告中是否有耐濕熱老化這項(xiàng)檢測(cè),若圖紙要求設(shè)計(jì)年限是50年,還需要檢查浸漬膠耐長期應(yīng)力的檢測(cè);其次要檢查浸漬膠的無毒檢測(cè)報(bào)告。無毒檢測(cè)報(bào)告有一個(gè)是檢測(cè)苯、二等有毒物質(zhì)含量的檢測(cè)報(bào)告,如果產(chǎn)品有該報(bào)告則說明浸漬膠不會(huì)揮發(fā)出或者揮發(fā)出很少的有害氣體。另一個(gè)無毒是針對(duì)小白鼠和白兔的喂食和皮膚涂抹,如果該產(chǎn)品有該報(bào)告則說明浸漬膠對(duì)人體皮膚基本沒有性??ū窘n膠通過了全項(xiàng)的安全性鑒定報(bào)告的檢測(cè),并且也通過了無毒檢測(cè)報(bào)告,是國內(nèi)檢測(cè)報(bào)告為齊全的生產(chǎn)廠家。
3、觀察產(chǎn)品外觀以及施工體驗(yàn)性
當(dāng)碳布和浸漬膠進(jìn)場(chǎng)時(shí),檢查碳布外觀是否有明顯的不平整現(xiàn)象。在施工過程中感受膠體是否好用,膠體如果太稠則會(huì)導(dǎo)致施工人員施工體驗(yàn)性不好,并且膠體很難充分浸透碳布,達(dá)到的加固效果,若果膠體太稀,又會(huì)導(dǎo)致浸漬膠流淌,影響粘接效果。
了解廠家規(guī)模以及技術(shù)能力
如果廠家規(guī)模太小,生產(chǎn)能力就會(huì)有問題,會(huì)導(dǎo)致供貨不及時(shí)??ū緭碛?條碳布機(jī),兩條結(jié)構(gòu)膠生產(chǎn)線,碳布年產(chǎn)量可達(dá)100萬平以上,結(jié)構(gòu)膠年產(chǎn)量可到萬噸以上。并且常規(guī)產(chǎn)品常年有存貨,定制產(chǎn)品也會(huì)及時(shí)生產(chǎn),保證以快的速度來響應(yīng)客戶一切的合理要求。并且卡本擁有專門的研發(fā)部和技術(shù)部,擁有技術(shù)人員三十多人,占全體員工近三分之一,如果現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)問題,技術(shù)人員會(huì)馬上進(jìn)行電話溝通,如果電話溝通解決不了問題,我們會(huì)派技術(shù)人員去現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行處理解決問題。
結(jié)構(gòu)安全無小事,在加固材料的選購上更是體現(xiàn)得淋漓盡致。加固材料是結(jié)構(gòu)加固中對(duì)安全影響的因素,因此在選購中,我們一定要仔細(xì)篩選、謹(jǐn)慎決定,防止一時(shí)疏忽,留下安全隱患。
這些大品牌固然是好,但是由于航空運(yùn)輸、技術(shù)持有等因素,使得它們的價(jià)格也比一般的國產(chǎn)品牌要貴很多;另外,從情感上來說,國產(chǎn)品牌是我們傲嬌世界的敲門磚,國人理應(yīng)支持國貨,為此獻(xiàn)一份力。
有的人說了,難道讓我放棄工程質(zhì)量來支持國貨嗎?
當(dāng)然不是了。大家之所以對(duì)國產(chǎn)碳纖維布印象不佳,是因?yàn)槟切斑z珠”你還沒有發(fā)現(xiàn)!國產(chǎn)碳纖維布并非都是差的,好的廠家比比皆是,只是做出品牌的比較少。好的品牌如上海悍馬,產(chǎn)品大多用在建筑加固補(bǔ)強(qiáng)上,其在用戶當(dāng)中的口碑很好,是國產(chǎn)品牌中的佼佼者。
碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料因其優(yōu)異的力學(xué)性能,成為近年來被大量應(yīng)用于多種結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)加固中的一種新型材料。同時(shí)隨著橋梁加固技術(shù)的不斷進(jìn)步,碳纖維粘貼補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)在理論設(shè)計(jì)和施工等方面也得到了進(jìn)一步完善和發(fā)展,成為目前研究的熱點(diǎn)。
采用碳纖維加固的混凝土結(jié)構(gòu),屈服荷載和極限承載力都有明顯提高,碳纖維高強(qiáng)高彈模的特性對(duì)結(jié)構(gòu)的剛度提高也有所貢獻(xiàn),結(jié)構(gòu)破壞形式明顯改善,從脆性破壞向延性破壞轉(zhuǎn)變。
碳纖維布的加固原理
用于建筑結(jié)構(gòu)加固的碳纖維材料具有優(yōu)良的力學(xué)性能,其抗拉強(qiáng)度一般為建筑用鋼材的十幾倍;但是碳纖維材料織成碳纖維布后,其中的各碳纖維絲很難完全共同工作,在承受較低的荷載時(shí),一部分應(yīng)力水平較高的碳纖維絲首先達(dá)到其抗拉強(qiáng)度并退出工作狀態(tài),以此類推,各碳纖維絲逐漸斷裂,直至整體破壞。而使用粘結(jié)劑后,各碳纖維絲能很好地共同工作,大大提高碳纖維布的抗拉強(qiáng)度,故碳纖維加固首先必須使碳纖維布中的碳纖維絲能共同工作,因此粘結(jié)劑對(duì)碳纖維布的加固起著關(guān)鍵的作用,它既要確保各碳纖維絲共同工作,同時(shí)又要確保碳纖維布與結(jié)構(gòu)共同工作,從而達(dá)到加固的目的。
試驗(yàn)方案
在預(yù)應(yīng)力混凝土空心板跨中混凝土及碳纖維上粘貼電阻應(yīng)變片,按《預(yù)制混凝土構(gòu)件質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》(GBJ321-90)對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土空心板進(jìn)行結(jié)構(gòu)性能試驗(yàn)。在1.0倍正常使用短期荷載檢驗(yàn)值作用下持荷30min,其余每級(jí)荷載作用下持荷10min。持荷結(jié)束時(shí),使用靜態(tài)電阻應(yīng)變采集儀跟蹤記錄混凝土及碳纖維在各級(jí)荷載作用下的應(yīng)力應(yīng)變情況,用百分表量測(cè)空心板在各級(jí)荷載作用下的撓度變化,用讀數(shù)顯微鏡觀測(cè)裂縫寬度并記錄裂縫開展情況。為檢驗(yàn)預(yù)應(yīng)力混凝土空心板的承載力情況,所有試驗(yàn)均做到破壞為止。
試驗(yàn)結(jié)論
(1)采取粘貼碳纖維加固預(yù)應(yīng)力混凝土空心板,可以有效地提高預(yù)應(yīng)力混凝土空心板的承載力。
(2)在同樣荷載作用下,粘貼碳纖維加固后可以有效減少預(yù)應(yīng)力混凝土空心板的撓度。
(3)粘貼碳纖維加固后預(yù)應(yīng)力混凝土空心板的開裂荷載增大。
(4)采取粘貼碳纖維加固預(yù)應(yīng)力混凝土空心板,基本不影響構(gòu)件的截面高度及自重,對(duì)用戶空間的凈高度及建筑物的其他結(jié)構(gòu)沒有影響。
(5)試驗(yàn)中碳纖維拉應(yīng)變?yōu)?2000με,建議設(shè)計(jì)時(shí)碳纖維抗拉強(qiáng)度取2000MPa。
結(jié)語
隨著人們對(duì)碳纖維材料的進(jìn)一步深入研究以及碳纖維加固技術(shù)的推廣和實(shí)踐,碳纖維加固的不足會(huì)逐步得到克服,碳纖維材料的性能會(huì)更加優(yōu)良,碳纖維加固理論及加固技術(shù)將逐步走向成熟,碳纖維加固技術(shù)在工程加固領(lǐng)域?qū)缪菰絹碓街匾慕巧?br>
碳纖維布作為工程結(jié)構(gòu)加固常用的纖維材料之一,目前市場(chǎng)上有著300g/㎡和200g/㎡兩種型號(hào),因?yàn)槠淇酥夭煌鋬r(jià)格也有較大的差別,有的人就會(huì)問該如何選擇使用哪種型號(hào)的碳纖維布進(jìn)行加固施工,但是不同克重的碳纖維布僅僅只是重量不同嗎?為你解讀它們到底有什么不同。
首先大家都知道碳纖維布是由12k小絲束碳纖維原材進(jìn)行編制而成,在編織方面200g/㎡的碳纖維布使用的是24根12k碳纖維原絲進(jìn)行編織,而300g/㎡的碳纖維布則是采用36根12k碳纖維原絲進(jìn)行編織。
與此同時(shí)其厚度也有所不同,200g/㎡的碳纖維布其設(shè)計(jì)厚度為0.111mm,然而300g/㎡的碳纖維布其設(shè)計(jì)厚度則是0.167mm。
由于克重的不同,則證明了每平方米碳纖維布種碳纖維的有限含量不同,其力學(xué)性質(zhì)會(huì)有著明顯的差異。
大家都知道國標(biāo)中對(duì)與碳纖維布的力學(xué)性能有著明確的要求,對(duì)于高強(qiáng)I級(jí)的單向碳纖維布來說其抗拉強(qiáng)度應(yīng)不小于3400MPa,即就是說市場(chǎng)上的碳纖維布都應(yīng)該滿足國標(biāo)中這個(gè)基本要求才算合格,才能大量應(yīng)用于加固工程當(dāng)中。200g/㎡克重的碳纖維布其抗拉強(qiáng)度已達(dá)到3600MPa~4000MPa,然而300g/㎡克重碳纖維布的抗拉強(qiáng)度更是達(dá)到了3800MPa~4300MPa的高度。
1、按照設(shè)計(jì)要求裁剪碳纖維布,裁剪的數(shù)量應(yīng)保證在當(dāng)天用完,避免浪費(fèi)。并妥善保管裁剪好的碳纖維布。
2、碳纖維布要做好防潮處理,存放、運(yùn)輸、施工過程中都應(yīng)避免碳布的彎折。
3、碳纖維布配套樹脂應(yīng)密封儲(chǔ)存,遠(yuǎn)離火源,避免陽光直接照射和有高溫源的地方。
4、碳纖維為導(dǎo)電纖維,施工過程中應(yīng)避免與電源接觸,以免發(fā)生觸電事故。粘貼碳纖維布時(shí),操作人員必須穿工作服,戴好防護(hù)口罩和防護(hù)手套。
5、樹脂的配制和使用場(chǎng)所,應(yīng)保持通風(fēng)良好。
6、在現(xiàn)場(chǎng)施工的工作人員應(yīng)采取相應(yīng)的有效保護(hù)措施。
碳纖維布加固補(bǔ)強(qiáng)混凝土梁板時(shí),截面的平均應(yīng)變?nèi)苑掀浇孛婕俣ㄔ瓌t,在計(jì)算分析中,可將其做為一個(gè)基本假定。根據(jù)平截面假定,碳纖維的應(yīng)變應(yīng)略大于鋼筋應(yīng)變,為簡化計(jì)算,可以近似認(rèn)為碳纖維的拉應(yīng)變等于鋼筋拉應(yīng)變,按照拉力相等的原則,可將碳纖維布的面積轉(zhuǎn)化為等效鋼筋面積,然后根據(jù)鋼筋混凝土單筋矩形截面受彎構(gòu)件的正截面承載力設(shè)計(jì)公式進(jìn)行計(jì)算。
總的來說粘貼碳纖維布加固法是一種簡單便捷的加固方法,但是它也不是萬能的,在規(guī)范中明確指出,粘貼碳纖維布加固法在提高構(gòu)件承載力的時(shí)候,多只能提高其承載力的40%,所以在實(shí)際工程中應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選則合理的加固方法,才能達(dá)到加固補(bǔ)強(qiáng)的真正目的!
碳纖維布輕質(zhì)高強(qiáng)、適用面廣、施工方便快捷等優(yōu)點(diǎn)不言而喻,因而碳纖維布加固法作為一種新型的、技術(shù)含量高的結(jié)構(gòu)加固技術(shù),在加固領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,具有很大的推廣價(jià)值和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。本文將碳纖維布加固技術(shù)與傳統(tǒng)的幾種加固技術(shù)進(jìn)行了分析,并且全面闡述了碳纖維加固的優(yōu)點(diǎn)和在工程應(yīng)用中需注意的幾點(diǎn)不足。另外,本文還將碳纖維布加固與粘鋼加固進(jìn)行對(duì)比換算,并提出在不同條件下選用不同加固方案。
目前,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)己成為現(xiàn)代建筑、構(gòu)筑物常用的結(jié)構(gòu)形式,成為我國乃至世界各國占主導(dǎo)地位的建筑結(jié)構(gòu),在我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮著不可代替的作用。因此,確保鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的安全使用具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。但是由于自然災(zāi)害、年久失修以及人為因素、荷載等級(jí)提高和設(shè)計(jì)規(guī)范修訂等原因?qū)е陆ㄖY(jié)構(gòu)承載力不足,影響正常使用和安全運(yùn)行,須對(duì)其進(jìn)行加固處理;加之一些結(jié)構(gòu)工程中混凝土的質(zhì)量不盡理想,致使加固維修問題更為突出,己成為經(jīng)濟(jì)建設(shè)的沉重負(fù)擔(dān)并制約了進(jìn)一步的發(fā)展。
加固改造具有三個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn):投資少、工期短、省空間,這些都會(huì)帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益,特別是時(shí)間和空間的節(jié)省,對(duì)工業(yè)生產(chǎn)和商業(yè)活動(dòng)來講,在效益方面往往起著決定性的作用。對(duì)承載力不足的工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行修復(fù)加固,不僅可以使的生命及財(cái)產(chǎn)得到保障,還可以盡可能地發(fā)揮既有結(jié)構(gòu)的作用,緩解人力、物力、資金緊張的情況,使資金投到需要的地方。
碳纖維增強(qiáng)塑料(Carbon Fiber Reinforced Plastics,下稱CFRP,常以碳纖維布的形式出現(xiàn)),具有優(yōu)異的物理力學(xué)性能、耐久性及抗腐蝕性等特點(diǎn)。該材料是在日本發(fā)明的,早應(yīng)用于航空航天,國外早對(duì)纖維加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)進(jìn)行研究的是德國IBMB研究院和瑞士的EMPA實(shí)驗(yàn)室,日本、韓國和美國緊隨其后,碳纖維塑料對(duì)鋼筋混凝土進(jìn)行修復(fù)加固在發(fā)達(dá)國家已成為一項(xiàng)成熟技術(shù)②。
與傳統(tǒng)加固方法比較,碳纖維增強(qiáng)塑料具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì),主要體現(xiàn)在③:
1)強(qiáng)度高、延性好
碳纖維布具有優(yōu)異的物理力學(xué)性質(zhì),抗拉強(qiáng)度2500-4500MPa(是普通鋼材的10倍左右),彈性模量是普通鋼材的1-2倍。以其強(qiáng)度來提高承載力,以其高彈性模量來改善結(jié)構(gòu)的延展性,從而達(dá)到加固的目的。
2)耐久性和耐腐蝕性好
由于其固有的化學(xué)特性,致使碳纖維布能夠抵抗一般酸堿鹽的腐蝕,有良好的耐腐蝕性和耐久性,而且其本身還可以起到對(duì)內(nèi)部混凝土結(jié)構(gòu)的保護(hù)作用,間接增加了混凝土保護(hù)層,從而達(dá)到雙重效果。
3)不增加構(gòu)件的自重及體積
碳纖維布質(zhì)量輕,厚度薄,粘貼后基本不增加結(jié)構(gòu)自重和尺寸,不影響建筑物的有效使用空間和外觀。
4)適用面廣
碳纖維布是一種柔性材料,可以方便地裁剪,所以這種加固技術(shù)可以廣泛適用于各種結(jié)構(gòu)類型(如橋梁、隧道、涵洞、煙囪等)、各種結(jié)構(gòu)形狀(如矩形、圓形、曲面結(jié)構(gòu)等)、各種結(jié)構(gòu)部位(梁、板、柱、節(jié)點(diǎn)、拱、殼等),且不改變結(jié)構(gòu)形狀及不影響結(jié)構(gòu)外觀,這是傳統(tǒng)加固方法所不具有的。
5)施工便捷高效
碳纖維布加固,無大型機(jī)具,沒有濕作業(yè),占用場(chǎng)地少。施工工效高,粘貼碳纖維法是粘貼鋼板施工工效的4-5倍。施工質(zhì)量易保證,碳纖維預(yù)浸料輕質(zhì)柔軟,易貼附,即使被加固的結(jié)構(gòu)表面不是非常平整,也可以保證很高的粘貼率。
碳纖維布的這些特點(diǎn),為建筑結(jié)構(gòu)的加固提供了技術(shù)支持,決定了碳纖維加固技術(shù)具有很大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)效益。
現(xiàn)代建筑中,粘鋼加固和碳纖維加固應(yīng)用較多,此處將兩種加固方法進(jìn)行對(duì)比:
碳纖維布輕質(zhì)高強(qiáng),厚度為0.111-0.167mm,抗拉強(qiáng)度高,為普通鋼材的8-10倍,但各向異性,即抗拉強(qiáng)度高但抗剪強(qiáng)度低;施工更為簡便,施工速度為粘鋼的2-3倍。
鋼板的物理力學(xué)性能為各項(xiàng)同性,受力性能好;施工時(shí)需夾具和施工機(jī)具, 施工工序和施工操作性較碳纖維布復(fù)雜。
下表中,我們對(duì)碳纖維布與鋼板進(jìn)行換算,通過分析得出:
對(duì)于普通小荷載結(jié)構(gòu)或構(gòu)件,其補(bǔ)強(qiáng)所需面積較小,粘貼碳纖維布1-2層即可滿足要求時(shí),優(yōu)先選用粘貼碳纖維布加固,其經(jīng)濟(jì)性和施工操作性優(yōu)勢(shì)明顯:而當(dāng)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件補(bǔ)強(qiáng)所需面積較大時(shí),即粘貼碳纖維布超過2-3層時(shí),優(yōu)先選用粘鋼加固方案,可大幅提高結(jié)構(gòu)的承載力或受力性能,并取得良好的經(jīng)濟(jì)性。
隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)地迅猛發(fā)展,各類建筑結(jié)構(gòu)的適用性和安全性被廣泛關(guān)注,如何在確保安全的前提下,低投資帶來高回報(bào),成為新時(shí)代的焦點(diǎn)。以醫(yī)院等公共建筑為例,新的醫(yī)療設(shè)備或者結(jié)構(gòu)功能調(diào)整,對(duì)原有結(jié)構(gòu)提出了需求,如何在短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到要求,盡可能減少對(duì)社會(huì)的損失,都值得我們認(rèn)真思考。
碳纖維布具有強(qiáng)度高、延性好、耐腐蝕和耐久性好、適用面廣、施工便捷等優(yōu)點(diǎn),在建筑加固中具有廣闊的前景。隨著科技的不斷進(jìn)步,新的加固材料、新的加固技術(shù),必將為建設(shè)注入新的色彩。
碳纖維布及浸漬膠該如何選擇
對(duì)于從事結(jié)構(gòu)加固的施工人員,粘貼碳布其實(shí)并不陌生,但如何選擇好的碳布和浸漬膠是一件令人極其的事情。市面上眾多品牌的碳布浸漬膠魚龍混雜,令人頭暈?zāi)垦5耐瑫r(shí)看起來似乎都沒什么區(qū)別。然而不同的產(chǎn)品卻存在較大的價(jià)格差異,部分工程由于采用了價(jià)格低廉的劣質(zhì)產(chǎn)品導(dǎo)致加固失效也常有發(fā)生,那么,怎樣在眾多廠家中辨識(shí)出的碳布和浸漬膠呢。
1、首先確定碳布和配套浸漬膠的等級(jí)
首先我們要知道碳纖維布有一級(jí)300g、一級(jí)200g、二級(jí)300g和二級(jí)200g四種規(guī)格,配套浸漬膠有A級(jí)和B級(jí)兩種等級(jí)。有些圖紙?jiān)O(shè)計(jì)說明直接就會(huì)給出碳布和膠的等級(jí)規(guī)格,例如設(shè)計(jì)說明中明確提出碳布采用一級(jí)300g,配套浸漬膠采用A級(jí)膠。那我們就可以直接跟材料廠家說明規(guī)格等級(jí)就可以了。如果設(shè)計(jì)說明沒有明確提出碳布和膠的等級(jí)規(guī)格,我們可以根據(jù)材料幾項(xiàng)關(guān)鍵性能參數(shù)進(jìn)行判斷材料規(guī)格等級(jí)。例如提到碳布抗拉強(qiáng)度≥3400MPa、彈性模量230GPa、伸長率1.6%,那我們就可以確定碳布等級(jí)為一級(jí),抗拉強(qiáng)度≥3000MPa、彈性模量200GPa,伸長率1.5%,說明碳布等級(jí)為二級(jí);可以根據(jù)碳布厚度確定碳布的克數(shù),厚度為0.167mm,碳布為300g/㎡,厚度為0.111mm,碳布為200g/㎡;膠體抗拉強(qiáng)度≥38MPa,彈性模量≥2400MPa,伸長率為1.5%說明為A級(jí)膠;若膠體抗拉強(qiáng)度≥30MPa,彈性模量≥1500MPa,伸長率為1.5%說明為B級(jí)膠。
2、檢查檢測(cè)報(bào)告是否齊全
首先涉及到結(jié)構(gòu)安全的加固材料必須通過安全性鑒定,若圖紙要求設(shè)計(jì)年限是30年一定得檢查浸漬膠安全性鑒定報(bào)告中是否有耐濕熱老化這項(xiàng)檢測(cè),若圖紙要求設(shè)計(jì)年限是50年,還需要檢查浸漬膠耐長期應(yīng)力的檢測(cè);其次要檢查浸漬膠的無毒檢測(cè)報(bào)告。無毒檢測(cè)報(bào)告有一個(gè)是檢測(cè)苯、二等有毒物質(zhì)含量的檢測(cè)報(bào)告,如果產(chǎn)品有該報(bào)告則說明浸漬膠不會(huì)揮發(fā)出或者揮發(fā)出很少的有害氣體。另一個(gè)無毒是針對(duì)小白鼠和白兔的喂食和皮膚涂抹,如果該產(chǎn)品有該報(bào)告則說明浸漬膠對(duì)人體皮膚基本沒有性??ū窘n膠通過了全項(xiàng)的安全性鑒定報(bào)告的檢測(cè),并且也通過了無毒檢測(cè)報(bào)告,是國內(nèi)檢測(cè)報(bào)告為齊全的生產(chǎn)廠家。
3、觀察產(chǎn)品外觀以及施工體驗(yàn)性
當(dāng)碳布和浸漬膠進(jìn)場(chǎng)時(shí),檢查碳布外觀是否有明顯的不平整現(xiàn)象。在施工過程中感受膠體是否好用,膠體如果太稠則會(huì)導(dǎo)致施工人員施工體驗(yàn)性不好,并且膠體很難充分浸透碳布,達(dá)到的加固效果,若果膠體太稀,又會(huì)導(dǎo)致浸漬膠流淌,影響粘接效果。
了解廠家規(guī)模以及技術(shù)能力
如果廠家規(guī)模太小,生產(chǎn)能力就會(huì)有問題,會(huì)導(dǎo)致供貨不及時(shí)??ū緭碛?條碳布機(jī),兩條結(jié)構(gòu)膠生產(chǎn)線,碳布年產(chǎn)量可達(dá)100萬平以上,結(jié)構(gòu)膠年產(chǎn)量可到萬噸以上。并且常規(guī)產(chǎn)品常年有存貨,定制產(chǎn)品也會(huì)及時(shí)生產(chǎn),保證以快的速度來響應(yīng)客戶一切的合理要求。并且卡本擁有專門的研發(fā)部和技術(shù)部,擁有技術(shù)人員三十多人,占全體員工近三分之一,如果現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)問題,技術(shù)人員會(huì)馬上進(jìn)行電話溝通,如果電話溝通解決不了問題,我們會(huì)派技術(shù)人員去現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行處理解決問題。
結(jié)構(gòu)安全無小事,在加固材料的選購上更是體現(xiàn)得淋漓盡致。加固材料是結(jié)構(gòu)加固中對(duì)安全影響的因素,因此在選購中,我們一定要仔細(xì)篩選、謹(jǐn)慎決定,防止一時(shí)疏忽,留下安全隱患。
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