浅析外粘碳纤维加固混凝土结构技术的应用
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浅谈碳纤维加固技术在工程中的应用摘要:通过碳纤维材料在结构加固中的应用分析,对碳纤维加固技术的优点进行了阐述,介绍了碳纤维加固技术的施工工艺流程和质量控制措施,分析了影响碳纤维布加固质量的因素,提出施工中应注意的要点。
通过材料价格、施工操作及维修成本等三方面的技术经济分析可以看出,碳纤维材料加固混凝土具有优良的性能价格比,科技含量高,技术先进,与其他加固技术相比,在综合工程经济性能方面具有很强的竞争力。
在混凝土加固工程,碳纤维材料加固技术具有良好的技术经济效益、社会效益和环境效益,能有效提高了原有结构的承载能力和结构耐久性。
随着整个社会经济的发展,这种技术必将成为未来结构加固技术的主流。
关键词:碳纤维;加固技术;施工工艺;质量控制一、绪论混凝土是土木建筑工程中应用量最大、面最广的材料,自1824年水泥问世及随之诞生的混凝土与钢筋混凝土以来,至今已有100多年的历史。
然而随着使用年限的增加,现有的许多桥梁、隧道、建筑物以及其它生命线设施等基础结构、设施由于地理环境、自然灾害、施工质量、地震、战争等方面的原因,这些工程的耐久性受到严峻的考验。
同时,由于外界腐蚀、结构改进、使用功能改变、设计规范要求提高以及材料缺陷、火灾破坏等原因,大量的现有结构急需提高结构构件的抗弯、抗剪、抗拉、抗震和抗压等承载能力。
世界各国每年要耗巨资用于加固维修土木工程结构设施。
因此,怎样对大量的现有基础设施和建筑进行改造和翻新,最大程度地利用现有的资源,是当今世界各国研究的一个重要课题。
统计资料显示,改建比新建工程可节约投资约40%,缩短工期约50%,投资回收比新建建筑快3~4倍。
目前在工程维修加固中采用的加固技术,通常包括增大截面法、外包钢加固法、预应力加固法、改变受力体系加固法、粘钢加固法及纤维增强复合材料片材加固法等。
传统加固补强技术整体水平比较落后,施工方法和工艺比较复杂,设备繁多且受场地等因素的限制,作为新兴的纤维增强材料加固技术,特别是碳纤维加固法(碳纤维加固是近年来美日等国家所研发的应用在土木工程中的新型补强技术。
碳纤维补强加固混凝土技术摘要:在土木工程方面,由于各种原因,经常需要维修和加强现有建筑物。
传统的钢筋混凝土结构由粘接钢或钢包钢加固,但实施方法复杂、繁琐、庞大且耗时。
碳纤维加固是一种新的加固钢筋混凝土结构技术,是近年来国内外使用的裂缝处理和结构加固技术之一,是补强加固混凝土结构的新趋势。
事实证明,用碳纤维材料加固混凝土结构是一种高效环保的技术方法。
本文介绍了碳纤维加固技术的应用,为加强混凝土裂缝和结构提供参考。
关键词:碳纤维补强加固;粘贴碳纤维;应用研究前言随着社会经济的迅速发展,特别是改革开放之后,建筑业迅速发展。
大约每隔一段时间就会有新的建筑出现在不同地区的人们面前。
随着新建筑物的出现,旧建筑物的维修成为一个必须认真对待的问题。
所有建筑物都有一定的设计基准寿命,我国的规定时间是五十年,对于我国建国后建造的许多房屋来说,这一期限已经非常接近甚至超过;同时,影响建筑寿命的因素有很多。
因为拆除重建大量建筑明显不现实,因此混凝土加固技术应运而生。
采用碳纤维加固混凝土,简而言之,这种技术使用树脂基将碳纤维粘贴到建筑表面,以封闭裂缝或增加构件的承载能力,称为CFRP。
1碳纤维补强加固混凝土技术优势碳纤维加固混凝土技术与传统混凝土加固技术相比具有明显优势。
(1)重量轻、强度高。
由于碳纤维具有特殊的物理力学性能,碳纤维的高强度、大幅度特性可在混凝土加固和维修过程中得到充分利用。
另一方面,大量碳纤维加固材料现在由碳纤维板组成,通常厚度为1-2毫米,这可被视为不会增加材料的重量和体积。
(2)优异的耐蚀性和耐久性。
碳纤维具有稳定的化学性质,不与酸、碱和盐等化学物质发生反应。
因此,碳纤维加固钢筋混凝土结构具有良好的抗化学腐蚀能力和耐久性,从而解决了其他加固方法遇到的化学腐蚀问题。
(3)施工速度快。
碳纤维加固后,每天可完成2至3座桥塔,而传统的钢塔为3至4天。
(4)便利施工。
施工现场不需要大型施工机械,占地面积小。
(5)成本较低。
混凝土碳纤维布加固原理及应用一、引言混凝土加固技术是一种现代化的建筑维修和加固技术,具有高强度、高刚度、耐久性好等优点,混凝土碳纤维布加固技术是其中的一种。
本文将详细介绍混凝土碳纤维布加固原理及在实际应用中的优点和局限性。
二、混凝土碳纤维布加固原理1.碳纤维布的特性碳纤维布是由碳纤维和树脂组成的,具有轻质、高强度、高刚度等特点。
碳纤维的拉伸强度是钢的5~10倍,而重量却只有钢的1/4~1/5。
由于碳纤维具有高强度、高刚度的特性,它可以有效地防止混凝土的裂缝扩展,增加混凝土的承载能力和变形能力。
2.混凝土碳纤维布加固的原理混凝土碳纤维布加固是通过在混凝土表面粘贴一层碳纤维布,使其成为混凝土的一部分,从而增加混凝土的强度、刚度和耐久性。
具体来说,碳纤维布可以通过以下方式提高混凝土的性能:(1)增加混凝土的强度:由于碳纤维布的强度高于混凝土,当碳纤维布与混凝土结合后,它可以承担混凝土的部分负荷,从而增加混凝土的强度。
(2)防止混凝土的裂缝扩展:由于碳纤维布具有高强度、高刚度的特性,它可以有效地防止混凝土的裂缝扩展,从而提高混凝土的耐久性。
(3)增加混凝土的刚度:由于碳纤维布的刚度高于混凝土,当碳纤维布与混凝土结合后,它可以增加混凝土的刚度,从而提高混凝土的变形能力。
三、混凝土碳纤维布加固的应用1.桥梁加固混凝土碳纤维布加固技术在桥梁加固中得到了广泛的应用。
由于桥梁的受力状态复杂,容易出现裂缝和破坏,使用碳纤维布可以有效地防止裂缝扩展,增加桥梁的承载能力和变形能力,从而延长桥梁的使用寿命。
2.建筑物加固混凝土碳纤维布加固技术在建筑物加固中也得到了广泛的应用。
由于建筑物的受力状态复杂,容易出现裂缝和破坏,使用碳纤维布可以有效地防止裂缝扩展,增加建筑物的承载能力和变形能力,从而提高建筑物的安全性和耐久性。
3.隧道加固混凝土碳纤维布加固技术在隧道加固中也得到了广泛的应用。
由于隧道环境恶劣,容易出现裂缝和破坏,使用碳纤维布可以有效地防止裂缝扩展,增加隧道的承载能力和变形能力,从而提高隧道的安全性和耐久性。
碳纤维加固混凝土结构的应用效果分析一、引言混凝土结构是建筑领域常见的结构形式,但由于其材料本身的缺陷,如脆性、开裂等问题,混凝土结构的性能往往无法满足高强度、高刚度、高抗震等要求。
因此,为了提高混凝土结构的性能,常常需要采用加固措施。
碳纤维加固技术作为一种新兴的加固手段,近年来在工程实践中得到了广泛应用。
本文将从碳纤维加固混凝土结构的原理、应用效果、使用注意事项等方面进行分析和讨论。
二、碳纤维加固混凝土结构的原理碳纤维加固混凝土结构的原理是利用碳纤维的高强度、高模量等特性,通过将碳纤维布或板材粘贴在混凝土结构表面或内部,使其与混凝土结构形成一体化的加固结构。
碳纤维加固能够提高混凝土结构的强度、刚度和韧性,增强其抗震、抗风、抗水、抗化学侵蚀等性能,有效地延长混凝土结构的使用寿命。
三、碳纤维加固混凝土结构的应用效果1.提高混凝土结构的强度和刚度碳纤维加固能够有效提高混凝土结构的强度和刚度,使其能够承受更大的荷载。
在静力荷载下,碳纤维加固能够提高混凝土结构的极限承载力和刚度。
在动力荷载下,碳纤维加固能够提高混凝土结构的抗震性能,降低其震害程度。
2.提高混凝土结构的韧性碳纤维加固能够提高混凝土结构的韧性,使其具有更好的抗裂性能和延性。
在地震等震荡环境下,碳纤维加固能够有效抑制混凝土结构的裂缝扩展,减少其变形,从而提高其抗震性能。
3.增强混凝土结构的耐久性碳纤维加固能够增强混凝土结构的耐久性,提高其抗风、抗水、抗化学侵蚀等性能。
在海边、高温、高湿等恶劣环境下,碳纤维加固能够有效延长混凝土结构的使用寿命。
4.提高施工效率碳纤维加固施工技术简单、方便,能够快速、高效地完成加固工程。
与传统加固方式相比,碳纤维加固具有施工周期短、施工工艺简单、对原结构影响小等优点。
四、碳纤维加固混凝土结构的使用注意事项1.碳纤维加固应进行工程前的综合评估,确定加固方案和加固材料。
2.碳纤维加固应根据加固部位的不同确定不同的加固方式和厚度。
浅谈碳纤维材料在混凝土结构加固中的应用摘要:本文作者结合自己多年的实际工作经验,对碳纤维材料在混凝土结构加固中的应用相关问题进行分析探讨,同时提出了自己的看法和意见,仅供参考。
关键词:碳纤维;混凝土;结构;加固Abstract: in this paper the author, based on his years of practical experience, the carbon fiber materials in the application of reinforced concrete structures related problem is discussed, and put forward their views and comments, only supplies the reference.Keywords: carbon fiber; Concrete; Structure; reinforcement前言随着社会的进步和人民生活水平的提高,对建筑安全的要求也越来越高。
但目前应用最广泛的钢筋混凝土结构,由于其结构强度不足带来的安全问题仍普遍存在。
究其原因,一方面,早先设计和建造的建筑物由于使用功能的改变,结构已不能满足现行规范的要求;另一方面,建筑结构虽符合规范要求,但由于环境等因素的影响,出现了混凝土裂缝、表层碳化、钢筋锈蚀、外部腐蚀和超载运行等问题。
针对这种现状,对钢筋混凝土加固设计等方面的研究成了近年来的一个热点。
具有极好比强度、比刚度和优秀耐腐蚀性的纤维增强复合材料(FRP)自上世纪70年代末在欧洲开始应用以来,目前已广泛用于混凝土结构的粘贴加固工程,在桥梁工程方面已形成了较为成熟的新技术。
在各种纤维增强复合材料中,碳纤维增强复合材料(CFRP)应用最为广泛。
本文通过对碳纤维材料的特性、加固原理的研究,并结合“四方塘市场”的加固专项设计,对钢筋混凝土结构碳纤维加固的设计与应用介绍如下。
碳纤维在钢筋混凝土结构加固中的应用简介:碳纤维质轻高强、耐腐蚀、抗老化,在结构加固工程中的应用,已成为工程界的热点。
用其加固钢筋混凝土结构,施工简单便捷,在今后的混凝土结构维修加固中必将得到广泛的应用。
本文结合2006年羚山发电厂采用碳纤维加固补强的实践,介绍其所用材料、施工工艺及其应用性分析。
关键字:碳纤维、混凝土结构、加固、应用1、工程概况羚山发电厂位于广东省肇庆市羚山脚下,主车间始建于1971年,上部为钢筋混凝土框架结构。
2006年,为把屋面设备钢筋混凝土梁架的承载力由1000kg/m提高到1800kg/m,采用美国赫氏公司生产的Fabrucs117(300g/m2)型0.167mm厚碳纤维布,对该屋面筋混凝土梁架进行了加固,效果很好。
2、材料及其性能碳纤维是世界上施工程序最简易的补强材料之一。
用同一方向排列的碳纤维织物,在常温下用环氧浸渍树脂胶粘贴于混凝土结构表面,使二者作为一个新的整体,共同受力,利用碳纤维的抗拉能力,加大对混凝土的约束力混凝土构件加固后,可有效地增大结构抗拉及及抗剪能力,提高其强度、刚度、抗裂性和延性,控制裂缝和挠度的继续发展,从而达到对混凝土构件加固的目的。
与传统的粘钢加固不同,碳纤维加固在不增加结构物的荷重的前题下达到高效加固的目的。
碳纤维复合材料包括碳纤维布和粘接材料:2.1、碳纤维布具有如下特点:(1)、力学性能优异:主要技术指标:抗拉强度:3550MPa/mm2,弹性模量≥2.35×105Mpa,伸长率≥1.4%。
(2)、化学稳定性良好:具有极强的抗酸、碱、盐、紫外线和防水能力。
(3)、材料重量轻:可以不增加结构体积和不改变结构外型。
增加的结构重量可以忽略,便于用所需要的色彩涂装,而不留补强痕迹。
(4)、施工简单:可用手动和小型电动工具操作,可在有震动的情况下施工而不影响补强效果,工期短,进度快。
(5)、随形性好:不受形状限制,加固后均可保持物体原状,不影响表面装饰。
谈碳纤维布加固技术在混凝土结构中的应用摘要:本文简要介绍了碳纤维布加固混凝土的结构特点及其技术原理关键词:碳纤维布;混凝土;技术;原理中图分类号:tu74文献标识码:a文章编号:引言:碳纤维具有元素碳的各种优良性能﹐如比重小﹑耐热性极好﹑热膨胀系数小﹑导热系数大﹑耐腐蚀性和导电性良好等, 同时﹐它又具有纤维般的柔曲性﹐可进行编织加工和缠绕成型。
碳纤维最优良的性能是比强度和比模量超过一般的增强纤维。
目前, 碳纤维布加固混凝土结构技术在我国的许多地区的桥梁和工民建工程中得到了广泛的应用。
1.碳纤维布加固技术特点1.1高强高效、高弹性模量, 其抗拉强度比普通钢材高 8 ~ 10倍, 将它用粘结树脂与结构粘贴后形成一体, 能可靠地与钢筋混凝土共同工作, 有优异的补强效果, 且适用面广、质量易保证。
1.2施工便捷, 工效高, 没有湿作业, 不需现场固定设施, 能适应各种结构外形的补强而不改变构件外形尺寸, 可多层粘贴,并能有效地封闭混凝土的裂缝, 施工占用场地少。
而采用传统的加固补强方法, 如包混凝土法、粘钢法, 均需进行大量剔凿、植筋、焊接、浇混凝土作业, 碳纤维布施工却不需要。
因此, 它对施工空间要求很低, 便于狭窄空间作业,对生产、使用的干扰很小。
1.3耐腐蚀及耐久性能极佳。
碳纤维能有效地防护构件的混凝土和钢筋免职受酸、碱、盐、水等介质的腐蚀。
碳纤维与胶结构本身及经其补强的构件可以长期承受紫外线、核幅射; 长期在 - 54~ 80e 下使用,强度不会降低; 经加速暴露老化试验验证可历时40年性能不变; 且在表面涂装后, 耐用性更加突出。
1.4加固修补后, 基本不增加原结构自重, 能保持结构原状, 外形美观, 同时原构件尺寸不会有太大的变化。
粘贴后表面可以涂刷、粘贴饰面材料、防火材料。
2.碳纤维布加固技术原理外贴碳纤维增强复合材料加固混凝土技术是通过在混凝土结构外部粘贴纤维增强复合材料片材,通过二者协同受力,达到加固目的。
碳纤维技术在工程加固中的应用1、碳纤维加固构造构件技术原理外贴纤维增强复合材料加固混凝土技术是通过在混凝土构造外部粘贴纤维增强复合材料片材,通过二者协同受力,到达加固目的。
碳纤维材料具有高强度、高弹性摸量、重量轻及耐腐蚀性好等特点,其抗拉强度是普通钢筋的十倍左右,弹性模量略高于普通钢筋的弹性模量。
加固修复混凝土构造所有碳纤维材料主要为两种:碳纤维材料与配套树脂。
其中碳纤维的抗拉强度为建筑钢材的十倍,而弹性模量与钢材相当,某些(如高弹性)碳纤维的弹性模量甚至在钢材的两倍以上,且施工性能与耐久性良好,是一种很好的加固修复材料;配套树脂则包括底层树脂、找平树脂及粘结树脂,前两者的作用是为了提高碳纤维的粘结质量,而后者的作用则是使碳纤维与混凝土能够形成一个复合性整体,并且共同工作,提高构造构件的抗弯、抗剪承载力,到达对构造构件开展加固、补强的目的。
2、受弯构件正截面加固设计计算2.1基本假定碳纤维材料加固后混凝土梁的极限承载力计算采用如下基本假定:①受拉区混凝土的作用忽略不计;②梁受弯后,混凝土、钢筋及碳纤维应变符合截面假定;③碳纤维材料采用线弹性应力—应变关系:δcf=EcfXεcf,且ε<0.01。
④当考虑二次受力影响时,应按构件加固前的初始受力情况,确定纤维复合材料的滞后应变;⑤由于外贴的碳纤维布很薄,近似认为CFRP布中心离梁顶的距离与梁高相等;⑥在到达抗弯承载力极限状态前,加固材料与混凝土之间不致出现黏结剥落破坏。
2.2加固设计方法在矩形截面受弯构件的受拉边混凝土表面上粘贴纤维复合材料开展加固时,其正截面承载力应符合以下规定,即当X≥2a’时M≤a1fcobx(h-X/2)+f’yoA’so(h-a’)-fyoAso(h-ho)a1fco=fyoAso+фfffAfe-f’yoAsoфf={(0.8εCUh/x)-εCU-εfo}/εf3、碳纤维材料的加固工程某汽车配件厂建于20**年,五层框架构造,厂房跨度7m,由于生产需要,将原来的五层增加至六层,经过构造检测和计算,局部原来的框架梁承载力达不到新增的使用要求,故局部框架梁须做加固设计。
混凝土结构碳纤维加固技术及其适用性刘航 李晨光利用高强非金属纤维类材料,如碳纤维、玻璃纤维等对结构进行加固的方法,具有耐久性好,施工简便,不加大截面,不增加荷载,外形美观等优点,已成功用于多种结构的抗震、抗弯和抗剪加固。
但是,碳纤维加固方法也有其适用范围,本文通过几个工程实例,分析用碳纤维加固钢筋混凝土结构的特点及其适用性。
1、碳纤维用于抗震加固试验研究表明,用碳纤维材料包裹钢筋混凝土柱,使纤维方向与柱轴线相垂直,可以有效提高柱的延性和承载力,增加其抗震耗能能力[1]。
另外,剪力墙作为主要抗侧力构件,其破坏形态不外乎受弯延性破坏(中高剪力墙)或受剪脆性破坏(低剪力墙)。
将碳纤维用于加固剪力墙,只要方法适当,也可显著提高其延性和承载力。
因此,钢筋混凝土结构的抗震加固是碳纤维材料应用的一个有效领域。
但应指出,用碳纤维对柱或剪力墙进行加固时,由于碳纤维本身属预柔性材料,通过结构胶与被加固结构粘结,这就要求被加固结构混凝土须满足一定的强度要求,才有可能发挥碳纤维的加固效果。
以下以实际工程为例说明碳纤维加固钢筋混凝土柱并改善抗震性能的方法。
1.1工程概况和加固方案某多层钢筋混凝土框架结构,施工验收时发现有9根框架柱混凝土强度不能满足设计要求,致使轴压比过大,无法满足轴压比限值所需的延性要求,对此确定采用碳纤维布对柱进行包裹的加固方案。
其理由一方面是碳纤维的包裹对柱混凝土产生环箍作用,可在一定程度上提高混凝土的轴心抗压强度;另一方面,碳纤维对柱的横向约束作用还可显著提高柱在水平荷载下的延性,满足轴压比的延性要求。
加固材料采用美国赫氏单向碳纤维布环氧复合材料。
通过对承载力和延性的计算,对强度较低的3根柱采用沿整个柱高范围包裹3层碳纤维布的方案,对其他6根柱采用沿整个柱高度范围内包裹2层碳纤维布的方案。
加固方案如图1所示。
1.2加固承载力和延性分析经碳纤维加固后,可以显著提高框架柱的抗剪承载力和延性。
原结构为800㎜×800㎜框架柱,层高3.6m 。
碳纤维布加固补强混凝土结构技术碳纤维布加固补强混凝土结构技术是一种新型的结构加固方法,通过在混凝土结构表面贴附碳纤维布以增加其受力性能和延缓其病害的发展,提高结构的抗震性能和使用寿命。
下面就碳纤维布加固补强混凝土结构技术进行详细介绍。
碳纤维布是由碳纤维丝通过制备工艺编织而成的一种高强度材料,其具有高强度、耐腐蚀、耐高温等特点,被广泛应用于航空航天、汽车、建筑等领域。
通过贴附碳纤维布在混凝土结构表面,可以增加混凝土结构的强度、刚度和耐久性。
首先,碳纤维布加固补强混凝土结构技术可以提高混凝土结构的抗弯、抗剪和抗拉强度。
由于碳纤维布具有高强度和高模量的特性,可以有效地增加混凝土结构的强度和刚度。
通过在混凝土结构存在的开裂或损伤部位贴附碳纤维布,可以通过分担载荷的方式减少混凝土的应力集中,并抵抗外部荷载的作用,从而提高混凝土结构的抗弯、抗剪和抗拉强度。
其次,碳纤维布加固补强混凝土结构技术可以延缓混凝土结构病害的发展。
混凝土结构在长期使用过程中,由于加载、变形、温度等因素的作用,可能会出现裂缝、鼓包、脱落等病害。
通过贴附碳纤维布,在混凝土结构的病害部位形成一个加固层,可以有效地阻止裂缝蔓延、防止鼓包、脱落等病害的进一步发展,延缓混凝土结构的病害的发展。
再次,碳纤维布加固补强混凝土结构技术可以提高混凝土结构的抗震性能。
地震是一种常见的自然灾害,对混凝土结构造成严重的破坏。
通过贴附碳纤维布,可以提高混凝土结构的整体受力性能,增加混凝土结构的抗震能力。
由于碳纤维布具有高强度和高韧性的特点,可以有效地增加混凝土结构的延性,提高结构的抗震能力。
最后,碳纤维布加固补强混凝土结构技术具有施工方便、成本低、维修周期长等优点。
与传统的混凝土结构加固方法相比,碳纤维布加固补强技术不需要进行大范围的拆除和重建,只需要在混凝土结构表面贴附碳纤维布即可实现加固和补强的目的,施工方便快捷。
而且碳纤维布的成本相对较低,可以在一定程度上降低加固补强的成本。