淮南碳纤维布加固公司-房屋裂缝加固

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碳纤维布加固补强混凝土结构技术
近年来,人们对结构的安全性,使用性和耐久性要求不断增强,对现有结构的维护和维修加固引起了工程界的广泛重视。有很多的因素会缩短现有结构的使用寿命如物理老化,化学腐蚀,社会需求的变化,设计标准的提高等,这些出现问题的建筑物,当实际情况不允许推倒重建时,则只能采取适当的技术措施对其进行加固补强处理。

随着材料科学的发展,纤维材料于土木工程中的应用成为国内外研究的热点,纤维材料中的碳纤维用于加固补强混凝土结构有着其自身的技术优势：高效高强（可以充分的利用其高强度,高模量的特点来提高结构及构件的承载力和延性,改善受力性能,达到高效加固的目的）,耐腐蚀性及耐久性（碳纤维材料化学性质稳定,不与酸碱盐等化学物质反应）,不增加构件的自重和体积（碳纤维质轻而薄）,使用面广（碳纤维是一种柔性材料,且可以任意裁剪）,便于施工（无需大型的施工机械,占用场地少,无湿作业）。碳纤维布已广泛应用于钢筋混凝土结构的梁板柱的加固补强,并由国家工业建筑诊断与改造工程研究中心主编,在总结近年来国内各高校和科研单位的研究成果以及各设计,施工单位采用碳纤维布进行结构加固的实践经验,参考国外大量相关资料,并进行大量的试算和调研的基础上,制定了《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》,其编号为CECS146：2003。以下将针对各种情况来进行说明其简便的计算方法。

碳纤维补强加固钢筋混凝土受弯构件的正截面承载力：

正截面承载力全过程分析的假定：平截面假定；钢筋采用*弹塑性的应力-应变关系；受压区混凝土采用E.建议的非线形应力-应变关系；混凝土受压区沿截面高度划分成有限的面积相等的条带（小单元）,并设每条带的应力均匀分布。根据理论分析结合实验数据提出了如下的简化计算方法：偏于安全的假设碳纤维的拉应变等于钢筋的拉应变,并

将碳纤维的面积转化为等效钢筋面积：

式中 , , 和 分别表示碳纤维的面积,抗拉强度,等效的钢筋面积与钢筋的抗拉强度。

碳纤维的面积取其净面积即：

其中 为碳纤维的计算厚度, 为碳纤维布的幅宽, 为层数。

得到等效钢筋面积之后,可参照钢筋混凝土单筋矩形截面受弯构件的正截面设计公式进行计算。

对受压区混凝土合力作用点取矩

其中 可有水平力平衡得到：

上式中 为混凝土棱柱体抗压强度； 为钢筋混凝土构件中所配钢筋面积与碳纤维布的等效钢筋面积总和。

对于碳纤维布补强加固的钢筋混凝土适筋梁,其适用条件为：受压区高度 不宜大于 ；加固后受弯承载力的提高幅度不宜超过40%；加固后在荷载效应标准组合下受拉钢筋的拉应力不宜超过钢筋的抗拉强度标准值。

操作要点：

（1）一般要求:

    1）、粘贴碳纤维片材加固修复混凝土结构应由熟悉该技术施工工艺的专业施工队伍完成，并应有加固修复方案和施工技术措施。

    2）、碳纤维加固施工必须遵循下列工序进行：

    3）、施工宜在5℃以上环境温度条件下进行，并应符合配套胶粘剂的施工使用温度。当环境温度低于5℃时，应使用适用于低温环境的配套胶粘剂或采用升温处理措施。

    4）、施工时应考虑环境湿度对胶粘剂固化的不利影响。

    5）、在表面处理和粘贴碳纤维片材前，应按加固设计部位放线定位。

    6）、胶粘剂配制时应按产品使用说明中规定的配比称量置于容器中，用搅拌器均匀搅拌至色泽均匀。搅拌用容器内及搅拌器上不得有油污及杂质。应根据现场实际环境温度决定胶粘剂的每次拌合量，并按使用要求严格控制使用时间。

（2）施工准备:

    1）、应认真阅读施工图。

    2）、应根据施工现场和被加固构件混凝土的实际状况，拟定施工方案和施工计划。

3）、应对所使用的碳纤维片材、配套胶粘剂、机具等作好施工前的准备工作。

（3）混凝土表面处理：

1）将混凝土构件表面的残缺、破损部分清除干净。

2)对经过剔凿、清理和露筋的构件残缺部分，进行修补、复原。

二、碳纤维加固结构的作用

1.提高结构抗剪切能力。碳纤维包覆柱或墩时，由于碳纤维的横向约束作用使柱或墩的受力状态发生变化，进一步提高了抗剪切能力。特别时发生地震时，能有效地防止柱或墩出现脆裂性破坏。

2.加强结构抗弯曲能力。一般把碳纤维布粘在梁或板的底部后，当梁或板出现弯曲变形时，碳纤维布与梁或板内部的联合承受力，共同发挥作用，可有效地增强梁或板的抗弯曲能力。

3.增长结构使用寿命。由于碳纤维布包覆混凝土结构提升了结构的延伸性和承受力，同时又对建筑结构有防护作用，因此可以增长结构的使用寿命。

4.延迟裂缝出现，抑制裂缝扩散。当碳纤维布包覆混凝土结构后，大大提高了混凝土抗裂能力，延迟了裂缝的出现。当结构产生裂缝时，碳纤维布可有效地抑制裂缝继续扩散。

碳纤维维加固结构的原理

二、碳纤维复合材料具有高强度、高弹性模量、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。加固改善混凝土结构所用碳纤维复合材料主要分为两种：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，提高结构构件的抗弯、抗剪承载力，达到对结构构件进行加固、补强的目的。

三、碳纤维加固在建筑结构加固中的应用

1.  碳纤维材料结构加固适用范围

2.  碳纤维材料可应用于各种结构类型、各种结构部位的加固修补，如梁、板、柱、屋架、桥墩、桥梁、烟囱、筒体、壳体等结构部位；另外，砖砌体的某些力学性能也可以通过碳纤维材料进行加固。具体说来适用范围如下：利用碳纤维材料加固公路桥敦结构、对既有钢筋混凝土烟囱的加固；构件抗弯加固、梁柱构件的抗剪加固、混凝土柱子牛腿断裂加固、砌体的抗震加固、承载力不足加固、楼房增层加固、框架柱轴压比超限加固、楼板裂缝加固、剪力墙开洞加固、楼面荷载增大加固、桥梁断裂、旧桥改修加固和水塔加固等等。

施工温度控制：环氧树脂在低温条件下固化比较缓慢，一般直选择15℃—28℃的温度条件下进行施工。如果遇到在气温较低时施工，必须采取加温养护措施。3应保持成型所需要的压力，混凝土梁板加固时，大多数都是在梁的底面进行，由下而上进行粘贴。如果成型时施加的压力不足，就会造成与混凝土之间粘合不够紧密，导致补强层材料发生脱落，会影响加固的效果。4粘贴控制：涂胶要求涂抹均匀，为避免形成空洞或脱胶，要用力将产生的气泡挤出刮平，否则将会影响到混凝土结构的加固效果，导致某些部位粘结不好，造成在混凝土结构使用过程中这些部位出现应力集中的现象，引起混凝土结构的破坏。工艺流程：定位放线——结构表面处理——涂刷底层树脂——结构面找平处理——浸渍树脂的配制与涂刷——碳纤维片材粘贴——表面防护——养护、检验。三、施工要点：一定位放线：首先认真阅读设计施工图，结合现场，明确要加固的结构范围及部位。然后弹出要加固部位的纤维位置线，为便于混凝土基层处理，每边位置线应适当放大2～3㎝。二混凝土表面处理1、对被加固构件表面的浮渣、装饰层及剥落、疏松、腐蚀等劣化混凝土予以清除；对于不平的地方，首先由人工剔凿处理，然后用修复材料对其凹凸不平处进行修复；严重不平的地方，应分多次修补。2、按设计要求，对存在的裂缝进行灌缝或封缝处理。3、用电动工具将被粘贴混凝土表面打磨平整，去除表面浮浆、油污等杂质，打磨1～2㎜，直至*露出新的混凝土面。4、对转角粘贴处进行倒角处理，并成圆弧状，圆弧半径不应小于20㎜。5、将打磨过的构件表面，用无油压缩空气吹除粉尘，并保持表面清净。6、对于湿度较大的混凝土构件，应*行人工干燥处理，然后再进行打磨处理。三涂刷底层树脂1、采用人工或机械搅拌方法，将树脂各组份分别搅拌均匀，使各组份无沉淀现象。2、按照一定的比例，将两种树脂混合在一起并加以搅拌。为防止气泡的产生，搅拌时请以同一方向搅拌，大约搅拌十几分钟后，使各组份能够混合均匀即可。3、用滚筒将底层树脂均匀抹于清洁的混凝土表面，不要漏刷，也不能太多。4、当用量太大时，应分批量搅拌，以免一次搅拌太多而不均匀，造成浪费。四找平处理1、在底层树脂表面指触干燥时，就可以对基层进行找平处理。2、按同样的步骤，进行找平材料的配制。3、混凝土表面凹陷处用找平材料*平整，且不应有棱角。4、转角处应用找平材料修复为光滑的圆弧，半径不小于20㎜。5、待找平材料表面指触干燥时即可进行下一步工序施工。五、浸渍树脂的配制与碳纤维的粘贴 1、按以上步骤将浸渍树脂配制好。2、根据设计要求，按设计尺寸裁剪好碳纤维布。3、将浸渍树脂液均匀地涂抹于所要粘贴的部位。4、用滚筒沿纤维方向多次滚压，挤除气泡，并使浸渍充分浸透碳纤维布。5、重上述步骤可以粘贴多层碳纤维布。6、在后一层碳纤维布表面均匀涂抹于一层浸渍树脂。2.碳纤维片材可选用以下方式对建筑结构进行加固

在梁、板构件的受拉区粘贴碳纤维片材进行受弯加固，纤维方向与加固处的受拉方向*；选用封闭式粘贴、U形粘贴或侧面粘贴对梁、柱结构进行受剪加固，纤维方向应与结构轴向垂直；采用封闭式粘贴对柱进行抗震加固，纤维方向与柱轴向垂；当有可靠依据时，碳纤维片材也可选用其它形式或其它受力状况的混凝土结构进行加固；采用粘贴碳纤维片材加固混凝土结构时，应依据国家现行有关标准采用以概率理论为基础的极限状态设计法进行承载能力极限状态计算和正常使用极限状态验算；钢筋和混凝土材料，依据检测获得的实际强度，依据国家现行有关标准确定其相应的材料强度设计指标；碳纤维片材应依据构件达到极限状态时的应变，按线弹性应力应变关系确定其相应的应力；碳纤维片材应选择厂家提供的不低于95%保证率的极限抗拉强度作为抗拉强度标准值；当使用粘贴碳纤维片材对结构或构件进行加固时，应考虑加固后对结构中其它构件或构件的其它性能可能带来的影响。如果不能在*卸载条件下进行加固，应考虑二次受力的影响；在受弯加固和受剪加固时，被加固混凝土结构和构件的实际混凝土强度等级不应小于Cl5.使用封闭粘贴碳纤维片材加固混凝土柱时，混凝土强度等级不应小于C10.

三、结语、碳纤维复合材料的耐久性好，抵抗酸、碱腐蚀的能力强，对原结构的影响较小，施工方便，具有其他加固方式*的优越性及良好的经济效益、社会效益和环境效益，随着碳纤维材料成本的降低及国内外研究的不断深入，该项技术在混凝土结构加固领域中的应用会越来越广泛，具有广阔的发展前景，也许在未来人类社会在材料应用上会从钢铁时代进入到一个碳纤维材料广泛应用的时代。本信息*有效。

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