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預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)與碳纖維復(fù)合材料的性能與介紹

預(yù)應(yīng)力加固結(jié)構(gòu)的技術(shù)是自20世紀(jì)末開(kāi)始研究的一項(xiàng)新型補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)，在傳統(tǒng)粘貼加固技術(shù)上取得了重大突破，它能充分利用碳纖維復(fù)合材料的高抗拉強(qiáng)度，避免碳纖維過(guò)早剝離的現(xiàn)象，有效地提高結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與剛度，達(dá)到減小結(jié)構(gòu)原有裂縫寬度和限制裂縫的形成與發(fā)展的效果，顯著提高結(jié)構(gòu)的工作性能。其原理與粘貼鋼板加固相似，均是在結(jié)構(gòu)的受拉側(cè)粘貼抗拉材料，以起到與結(jié)構(gòu)共同受力，增強(qiáng)配筋的作用。在做拉拔時(shí)由于需要實(shí)驗(yàn)人員到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行試驗(yàn)，需要施工單位提前與實(shí)驗(yàn)室人員定好時(shí)間，并且在試驗(yàn)期間，需要監(jiān)理在旁邊進(jìn)行見(jiàn)證。

預(yù)應(yīng)力加固法是采用外加預(yù)應(yīng)力鋼拉桿或型鋼撐桿對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件或整體進(jìn)行加固的方法，特點(diǎn)是通過(guò)預(yù)應(yīng)力手段強(qiáng)迫后加部分一拉桿或撐桿受力，改變?cè)Y(jié)構(gòu)內(nèi)力分布并降低原結(jié)構(gòu)應(yīng)力水平，致使一般加固結(jié)構(gòu)中所特有的應(yīng)力應(yīng)變滯后現(xiàn)象得以完全消除，因此后加部分與原結(jié)構(gòu)能較好地共同工作，結(jié)構(gòu)的總體承載能力可顯著提高。市場(chǎng)上碳纖維布種類(lèi)眾多，品質(zhì)良莠不齊，怎么判斷碳纖維布品質(zhì)的優(yōu)劣呢。

1、預(yù)應(yīng)力加固碳纖維復(fù)合材料

預(yù)應(yīng)力碳纖維板彈性模量低而拉伸強(qiáng)度高，充分發(fā)揮需要1.5%以上的拉伸變形，而通常構(gòu)件的變形限制所允許的表面應(yīng)變遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于這一變形，當(dāng)加固鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)這一缺陷更加明顯，鋼筋的屈服變形僅為0.18%，即使在不考慮鋼筋初始變形的條件下鋼筋屈服時(shí)碳纖維所發(fā)揮的強(qiáng)度也不到12%，因此采用傳統(tǒng)粘貼方式進(jìn)行碳纖維加固時(shí)，碳纖維的高強(qiáng)度性能僅能被利用到很少的一部分，大部分的材料強(qiáng)度在結(jié)構(gòu)的正常使用極限狀態(tài)內(nèi)都無(wú)法正常發(fā)揮，預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)可使碳纖維板在承擔(dān)結(jié)構(gòu)傳遞的荷載應(yīng)力之前就已經(jīng)處于較高的應(yīng)力水平，預(yù)先發(fā)揮了一定的強(qiáng)度，從而實(shí)現(xiàn)了其高強(qiáng)性能的充分利用。碳纖維加固預(yù)應(yīng)力碳纖維板即碳纖維加固補(bǔ)強(qiáng)單向板材，采用碳纖維原料與良好基本樹(shù)脂，碳纖維板材具有拉伸強(qiáng)度高、耐腐蝕性、抗震性、抗沖擊性等良好性能，預(yù)應(yīng)力碳纖維板在前者已有特性上提高了結(jié)構(gòu)構(gòu)件的開(kāi)裂荷載、屈服荷載。這主要是因?yàn)殇摪逶嚰谡迟N好以后不宜裁剪，如果用等離子切割機(jī)強(qiáng)行切割會(huì)導(dǎo)致膠體受損，而碳纖維布在粘貼好以后可以用角磨機(jī)進(jìn)行切割。改善使用荷載下的性能。

加固纖維板材介紹

纖維加固技術(shù)是在上世紀(jì)八十年代興起的新興技術(shù)，由于纖維復(fù)合材料優(yōu)異的機(jī)械性能和化學(xué)性能，已備受工程界的青睞，并在工程加固中廣泛應(yīng)用。其中以玄武巖纖維、芳綸纖維、碳纖維、玻璃纖維四種纖維增強(qiáng)材料運(yùn)用為廣泛。（6）當(dāng)氣溫偏低時(shí)，還可采取用紅外線(xiàn)燈或碘鎢燈對(duì)濕度進(jìn)行加溫，這么做可以促進(jìn)固化。然而各種纖維材料的力學(xué)性能參數(shù)各有差別，其可設(shè)計(jì)性和加工性也各不一樣。

1、玄武巖纖維

玄武巖纖維是一種新型的礦物纖維，是由玄武巖原材料經(jīng)高溫熔線(xiàn)拉絲而制成的。高強(qiáng)度和模量較高，可與混凝土的相容，它的價(jià)格是在芳綸纖維和玻璃纖維之間。由于其原材料來(lái)自天然玄武巖，產(chǎn)品性能非常大，也已經(jīng)以多種形式成為加固材料在工程中應(yīng)用。

2、芳綸纖維

芳綸纖維具有高強(qiáng)度、高模量、低延伸率、電絕緣性好、抗沖擊性好、柔軟可加工性、施工簡(jiǎn)便的優(yōu)良性能。在許多方面和碳纖維是互補(bǔ)的，也是一種重要的纖維增強(qiáng)材料。芳綸纖維可單獨(dú)使用，也可與碳纖維、玻璃纖維等混合使用。此外環(huán)氧樹(shù)脂玻璃纖維復(fù)合筋還具有優(yōu)異的化學(xué)性能，其耐酸堿溶液腐蝕性能是其他任何纖維材料制品都不可以比擬的。國(guó)外芳綸纖維的應(yīng)用十分廣泛，然而在我國(guó)，芳綸纖維作為結(jié)構(gòu)加固材料在我國(guó)的應(yīng)用仍處于起步階段。

3、碳纖維

碳纖維作為加固材料，具有一定的固有缺陷，如抗沖擊強(qiáng)度低、抗剪強(qiáng)度低、導(dǎo)電性強(qiáng)，會(huì)產(chǎn)生電磁干擾，應(yīng)用范圍有限。由于其具有高強(qiáng)度、高模量、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)良的力學(xué)性能，在建筑工程使用中仍得到了廣泛的應(yīng)用。(4)貼碳纖維時(shí)，在碳纖維片和樹(shù)脂之間盡量不要有空氣，可用羅拉沿著纖維方向在碳纖維上對(duì)此滾壓，使樹(shù)脂滲入碳纖維中。中國(guó)每年碳纖維年消耗量占世界總產(chǎn)量的四分之一，碳纖維是增長(zhǎng)快的、發(fā)展?jié)摿Φ氖抢w維增強(qiáng)復(fù)合材料。

4、玻璃纖維

玻璃纖維包括高強(qiáng)度玻璃纖維和無(wú)堿玻璃纖維，玻璃纖維的延伸率以及抗拉強(qiáng)度低，價(jià)格便宜，但彈性模量查，耐堿性差，受鹽腐蝕性差，施工操作差。因此應(yīng)用范圍受限制較多，適用于加固要求低的場(chǎng)合。

結(jié)構(gòu)加固_加固工程_鋼結(jié)構(gòu)_加固材料-前景建筑工程

木結(jié)構(gòu)建筑如何加固我國(guó)古代建筑，有著獨(dú)特的形式與結(jié)構(gòu)，不同時(shí)期的古建筑，不僅反映了各個(gè)時(shí)期的建筑水平，也是對(duì)應(yīng)時(shí)期的歷史縮影，是我國(guó)文化的重要組成部分。

現(xiàn)存的古建筑：如故宮、黃鶴樓、岳陽(yáng)樓、蘇州園林等，大多為木質(zhì)結(jié)構(gòu)。由于木材本身為有機(jī)化合物，易腐爛和蟲(chóng)蛀。并且在微生物和氣候的長(zhǎng)期影響下，木質(zhì)結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生變形、彎曲、龜裂等現(xiàn)象，很難長(zhǎng)久保存。碳纖維雙向布的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)1、優(yōu)異的機(jī)械性能碳纖維單絲的比強(qiáng)度和比模量是鋼材的10倍以上。古建筑對(duì)于我們有著重要的意義與價(jià)值，那么如何更好的保留古建筑呢？

保護(hù)古建筑，好的方法是對(duì)其進(jìn)行加固改造。1992年9月發(fā)布的國(guó)標(biāo)《古建筑木結(jié)構(gòu)維護(hù)與加固技術(shù)規(guī)范》中規(guī)定“古建筑的維護(hù)與加固，必須遵守不改變?cè)瓲?的原則。原狀系指古建筑個(gè)體或群體中一切有歷史意義的遺存現(xiàn)狀。3、少筋破壞，受拉鋼筋先達(dá)到屈服，然后碳纖維片材超過(guò)極限拉應(yīng)變，并達(dá)到極限狀態(tài)而被拉壞，而此時(shí)受壓區(qū)混凝土尚未破壞。若需恢復(fù)到創(chuàng)建時(shí)原狀或恢復(fù)到一定歷史時(shí)期特點(diǎn)的原狀時(shí)，必須根據(jù)需要與可能，并具備可靠的歷史考證和充分的技術(shù)論證。因此可知：古建筑加固主要遵循歷史建筑保護(hù)的“原真性、必要性和可逆性”，大限度地保持古建筑的原有風(fēng)貌，滿(mǎn)足“修舊如舊”的修繕原則。

在使用傳統(tǒng)方法對(duì)木質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固時(shí)，有很大的局限性。首先常規(guī)方法加固時(shí)，會(huì)加設(shè)鐵材加固，鐵材易銹蝕，在使用前必須進(jìn)行除銹抗銹處理。這道工序費(fèi)力費(fèi)時(shí)，并有可能對(duì)建筑造成新的破壞。

木質(zhì)結(jié)構(gòu)的大問(wèn)題是腐蝕與蟲(chóng)害。傳統(tǒng)方法中，比較常用的是利用低毒的防腐防蟲(chóng)藥劑，而其中的毒性成分日積月累，會(huì)影響人們健康，造成環(huán)境污染。3、加固用碳纖維板系統(tǒng)的制作在碳纖維板系統(tǒng)制作之前，量測(cè)兩錨固端之間的距離，確定碳纖維板的下料長(zhǎng)度。其次，木材是一種各向異性的自然材料，其順紋抗剪強(qiáng)度和橫紋抗拉強(qiáng)度很低，且古建筑的承重結(jié)構(gòu)由于處于長(zhǎng)期荷載作用，較容易產(chǎn)生縱向的裂縫。

加固技術(shù)發(fā)展至今，已經(jīng)形成很多成熟的傳統(tǒng)方法。然而對(duì)于古建筑來(lái)說(shuō)，常規(guī)的方法有：增設(shè)扶壁柱、增設(shè)圈梁構(gòu)造柱、鋼筋混凝土面層等，由于它們的濕作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)，現(xiàn)場(chǎng)擾動(dòng)較大，同時(shí)施工完畢占據(jù)空間大并且易對(duì)原結(jié)構(gòu)造成改變。1、安裝錨固底座本加固方法需要在梁底安裝錨固底座，用于固定碳纖維板張拉系統(tǒng)。因此，新材料新工藝在古建筑中，應(yīng)有更廣泛的使用。

碳纖維復(fù)合材料因其強(qiáng)度高、密度低、耐腐蝕及耐久性好而備受加固界青睞。碳纖維材料由于幾何可塑性強(qiáng)、自重輕，纖維布沿其紋路方向的抗拉強(qiáng)度很高，而木材的順紋抗壓強(qiáng)度較高，并且材料間具有良好的粘結(jié)性能，能夠很好地協(xié)同工作。碳纖維材料可塑性大、易裁剪成型，對(duì)各式各樣的古建筑物來(lái)說(shuō)，它都能夠隨其外形粘接牢靠。6、張拉預(yù)應(yīng)力碳纖維板系統(tǒng)將張拉用千斤頂及反力板安裝在張拉端，在碳纖維板專(zhuān)業(yè)膠涂抹好后，按照0%-10%-20%-50%-100%的程序進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉，每張拉一級(jí)后進(jìn)行伸長(zhǎng)位移測(cè)量，并計(jì)算實(shí)際伸長(zhǎng)量，誤差控制在6%以?xún)?nèi)。因此碳纖維對(duì)于古建筑的加固，有著極高的適用性。

其次，木結(jié)構(gòu)采用碳纖維材料進(jìn)行加固，還會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)起到的防腐作用。碳纖維布與配套使用的環(huán)氧樹(shù)脂膠均具有耐腐性，對(duì)于木質(zhì)結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，防腐是一項(xiàng)長(zhǎng)期艱巨的任務(wù)，碳纖維布對(duì)木質(zhì)結(jié)構(gòu)既能加固又能使其長(zhǎng)期遠(yuǎn)離腐蝕，可以起到一舉兩得的作用。

另外，碳纖維加固工序簡(jiǎn)單、所需施工空間小、工期快，有效的防止施工時(shí)對(duì)古建筑物的破壞。碳纖維材料施工無(wú)需對(duì)原結(jié)構(gòu)進(jìn)行鉆孔、釘釘?shù)雀淖儯瑫r(shí)質(zhì)輕幾乎不增加結(jié)構(gòu)自重，幾乎符合“保存現(xiàn)狀”的原則。

維修碳纖維布加固的局限性

維修碳纖維布加固技術(shù)也一樣，有它的局限性

1、維修碳纖維布的價(jià)格不低，對(duì)于部分有預(yù)算限制的加固工程比較局限。

2、粘貼維修碳纖維布的時(shí)候，如果收到的力超過(guò)了極限值會(huì)出現(xiàn)斷裂。

3、目前碳纖維布市場(chǎng)魚(yú)龍混雜，普通難以辨別優(yōu)劣，還需要專(zhuān)業(yè)人士區(qū)分。

碳纖維布材料會(huì)有應(yīng)力滯后的缺點(diǎn)，導(dǎo)致性能浪費(fèi)，只能發(fā)揮20%。