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碳纤维布在结构加固的运用

随着工程结构老龄化现象的不断加剧,以及复杂环境、灾害的侵蚀与破坏,越来越多的结构因强度与耐久性下降,而急需加固处理。传统的加固方法,无论是减小使用空间、影响结构外观,还是自重较大、增加结构负担,都会为结构加固带来一定的局限性,而碳纤维布加固,能有效避免常规加固方法存在的弊端,正逐渐成为结构加固中最热门的方法。

 

碳纤维布的特性

 

碳纤维布加固法能够受到广泛地认同,与其优异的性能离不开关联。从力学性能上看,碳纤维布的抗拉强度能够达到普通钢筋的8-10倍,而重量却远低于钢筋,加固时对混凝土结构自重的增加基本可以忽略。同时碳纤维布的抗腐蚀性、耐久性要远优于混凝土结构,能够有效提高结构耐腐蚀性与耐久性,避免出现传统方法修复后,混凝土腐蚀、耐久性降低再次出现的情况。                                          


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在施工方面,碳纤维布加固同样存在较大的优势。碳纤维布质软,能适用于不同的结构类型与形状,加固后可以最大限度的保证构件的原有外观不变。碳纤维布施工无需湿作业与大型施工机械,可在不影响工厂正常生产的情况下施工,避免长期停工引起经济损失。与传统工艺相比碳纤维布加固法操作简单,施工效率高工期短,且质量容易保证,已成为较成熟的施工工艺。

 

碳纤维布的运用

 

碳纤维布加固法能够针对不同构件,起到不同的加固作用。首先,碳纤维布较高的抗拉强度可由于受弯构件的加固中,例如梁、板,通过将碳纤维布粘贴至底部受拉区,可有效代替或补充钢筋的受拉性能,提高受弯构件的承载力。另外在楼板开洞中,若洞口对板受力影响小时,还可在洞口周边粘贴碳纤维布作为后加补偿筋进行加固。


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另一方面,碳纤维布也可起到类似箍筋的作用,对混凝土构件进行抗剪加固。抗剪加固可以通过粘贴碳纤维布U型箍对梁加固,也可通过粘贴与轴线方向垂直的碳纤维布环形箍对柱加固。在抗剪加固中需要注意不同构件的构造措施须满足要求,同时梁与方型柱的棱角必须打磨成圆弧状,防止出现应力集中影响碳纤维布受力性能。


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碳纤维布还可通过环向围束或沿轴线粘贴至受拉边缘的方式分别对轴心受压与大偏心受压构件起到加固效果,当钢筋混凝土延性不足需要抗震加固时,也可采用碳纤维布环向围束的方式加固。而对小偏心受压构件以及墙体来说,碳纤维布仅能承受拉应力而无法承受压力,因此对二者的抗压加固是起不到作用的。


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需要注意的是,碳纤维布加固,是通过浸渍胶的粘接作用令碳纤维布与混凝土基材形成整体共同受力,以起到加固效果。也就是说,浸渍胶对最终加固效果有直观的影响。不同种类的浸渍胶可能会影响到加固系统的使用年限,以及复杂环境下加固系统的耐久性。因此,涉及结构安全的加固中,碳纤维布与配套浸渍胶的选择应当慎重。


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