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碳纤维板范文1
关键词：预应力碳纤维板 加固 施工工艺
中图分类号：TU757 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）07（b）-0090-01
在桥梁加固中，目前多采用非预应力碳纤维加固技术，其原理为是在结构受拉区域用环氧树脂胶粘贴碳纤维布或板，使其与混凝同受力，但该项加固工艺对碳纤维材料的利用率极低，以碳纤维板为例：其弹性模量约为170 GPa，抗拉强度约为2800 MPa，若要发挥抗拉强度则需要 1.7%的拉伸应变；而钢筋的弹性模量多为 200 GPa，抗拉强度约为500 MPa左右，钢筋屈服时拉伸应变约0.15%。当碳纤维板材与构件内部钢筋共同工作时，不考虑钢筋原有的初始应变，钢筋屈服时碳纤维板材所能发挥的强度也仅为抗拉强度的 10%，而如果在碳纤维发挥全部强度所需要的 1.7% 的应变下，混凝土结构就已经发生破坏，由此看出，碳纤维材料弹性模量与钢筋相近，但强度是钢筋的5倍，因此碳纤维材料发挥其强度时变形较大，钢筋屈服或混凝土破坏时，碳纤维的强度还没有充分发挥出来，预应力碳纤维加固技术可较好的解决这个问题，大大提高碳纤维材料的利用率。
那么，如何才能实现预应力碳纤维板的强度最大化呢？这就要求我们对碳纤维板进行预应力张拉，从而最大限度的实现强度最大化。由预应力钢筋及钢绞线张拉原理我们不难得出，碳纤维板的张拉同样需要张拉台座及相应的夹具。
1 台座和夹具设计过程中应考虑的因素
1）安全可靠。安全永远是第一位的，只有确保安全可靠才能实现利益最大化，那么就要求我们的台座必须具有足够的稳定性、满足一定的强度及刚度要求，只有这样台座才不会出现滑移及扭曲变形等情况，从而达到安全可靠的要求；而夹具的安全则表现在其应有足够的咬合力，而咬合力的实现必须要求夹具也具备一定的强度、刚度，只有这样才能保证夹具在咬合过程中的牢固性才，从而保证其安全可靠。
2）安装简便。设计的台座及夹具应方便在现场进行安装，安装时对原结 构损伤小，占用空间小，且能在狭小空间进行安装作业，这就要求我们在对台座、夹具的设计过程中应尽量选用优质钢材，且设计过程中应尽量减小截面面积，在保证安全可靠的情况下使得台座、夹具的最小化，从而间接使得安装简便。
3）经济性。经济性考虑要从台座、夹具的最小化以及碳纤维板强度的最大化入手，因为只有保证台座、夹具的最小化才能节约现场安装的简便和材料用量的最小化，间接提高经济性，而碳纤维板强度的最大化则是经济性的最好体现，因为在正常的加固施工过程中碳纤维板的用量相对较大，如果我们把其强度最大化，则变相的减少了碳纤维板的用量，从而节约了材料成本，从而实现经济利益的最大化。
4）应能实现批量生产。由于在加固过程座、夹具多永久放置在桥梁上，且每个项目的用量可能会比较大，而且从长远的观点来看，对于台座及夹具应进行批量生产，减少因单独定做而造成的资金浪费。
5）应做到标准化。由于现有的规范对于预应力碳纤维板的施工技术还没有明确的进行规范，所以作为我们企业来讲，应将其标准化，明确夹具、台座的设计、施工及各项工艺流程和标准，从而保证大家都能够按照标准化的要求进行现场的加固，为以后行业标准或国家标准的出台提供前期的技术、资料支持。
2 预应力碳纤维板要求
由于现有规范没有对预应力碳纤维板做相应的规范要求，故我们采用边试验边摸索的方式，总结成功及失败的经验，不断的积累。通过一系列的试验我们发现普通的碳纤维板在张拉的过程中易于断裂，为此，我们找了厂家前来共同查找原因，到底是我们设计问题，还是材料的质量问题，后来通过厂家的介绍后得知，普通的碳纤维板在制造过程中允许存在一定的接头，也就是说存在一定的断点，而我们在张拉的过程中则可能出现接头处应力不足，导致碳纤维板瞬间出现断裂，查找到此原因后，我们要求厂家在预应力碳纤维板支座过程中要求板材在100 m范围内不允许出现接头，从而保证在张拉过程中不出现意外断裂现象，以保证施工质量。
3 施工工艺
3.1 台座及夹具安装
在对碳纤维板进行张拉之前应确保按图施工，在安装台座和夹具之前，为了保证牢固性需要在桥梁加固部位钻孔，但为了不破坏原有的钢筋结构，在钻孔前我们先按照图纸的要求进行现场放样，同时应查阅原有的竣工图纸，大概了解钢筋的分布情况，然后用钢筋位置测定仪对各种钢筋位置进行现场标定，确保在钻孔过程中不触及到梁体的原有钢筋，从而达到钻孔要求。
3.2 碳纤维板涂胶及张拉
碳纤维板的张拉效果是决定加固效果的成败，因此，应作为重要工序进行相应的技术、组织措施，为此，应先对碳纤维板施加10%的张拉强度，对其进行初张拉，然后卸载后进行满碳纤维板涂胶处理，最后逐级进行张拉，直至达到张拉要求，最后进行超张拉，从而确保强度要求。
3.3 台座及夹具防腐处理
台座及夹具的防腐也是我们的工作重点。因为后期防腐出现问题，势必会影响造成碳纤维板预应力松弛，，为此，我们在张拉完成后应对其进行了防腐处理，以保证其长期有效工作。
从以上三个方面粗略的介绍了预应力碳纤维板在桥梁加固中的应用情况。希望通过以上几个情况的介绍让大家对预应力碳纤维板技术有个大致的了解，也为后期的市场化作铺垫。虽然说现在国内已有不少家都已研发和生产了相应的台座和夹具，但从我内心来讲是能够将该项技术真正的市场化和规范化，从而更好的为我国的桥梁维修加固工作作出应有的贡献。
参考文献
[1] 碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程（CECS 146：2003）中国工程建设标准化协会[S].
[2] 王凡.桥梁预应力混凝土施工技术及标准规范实施手册[M].吉林电子出版社，2004.
碳纤维板范文2
关键词：预应力碳纤维薄板；箱梁；力学性能
中图分类号：U448文献标识码： A
1 引言
我国是一个自然灾害非常频繁的国家，灾害过后很多的建筑物都需要维修加固后再利用；五六十年代修建的建筑物、大量的构筑物及桥梁、涵洞、隧道结构中的很多混凝土结构已过设计基准期，现已需维修加固；很多的建筑物还存在设计、施工缺陷和长期使用过程中的损伤、老化导致承载力不足；以及载荷、结构功能的改变等，这些都需要维修与加固。建筑物的维修与加固的方法有很多种，就结构加固、改造的技术现状而言，通常可分为钢筋混凝土增厚法、体外预应力法、片材加固法、消震法等。
预应力碳纤维薄板加固法是一项新兴的结构加固技术，它是一项利用树脂类胶结材料将碳纤维材料粘贴于混凝土表面，从而达到对结构构件补强加固及改善受力性能的目的[4][5]。本文就预应力碳纤维薄板加固箱梁后力学性能进行分析。
2 工程概况
本文选取广州某桥的预制箱梁，箱梁顶板宽2.35m，底板宽1.0m，梁高1.4m。预应力钢筋采用高强度低松弛的钢绞线，直径为15.2mm，弹性模量Ec=2.0×105N/mm2，泊松比为0.3，线膨胀系数选为2×10-5。混凝土C50混凝土，弹性模量Ec=3.45×104N/mm2，抗压强度标准值fck=32.4 MPa,抗拉强度标准值ftk=2.64 MPa。泊松比为0.3。素混凝土重量ρ=24kN/m3，带钢筋混凝土密度ρ’=25KN/m3=2500kg/m3。考虑到桥面铺装，设定钢梁的密度为3200kg/m3。
图1 预应力钢筋端部配筋图图2 预应力钢筋跨中配筋图
碳纤维薄板薄板型号TA30，计算厚度0.3mm，弹性模量Ecfl=2.3×105MPa，拉伸强度ftu=4750MPa。
表2.1.1纤维薄板的力学性能
3有限元分析模型
本文采用大型有限元软件ANSYS模拟预应力碳纤维薄板箱梁。其中混凝土结构采用线弹性，预应力筋采用多线性随动强化模型。在对纤维薄板进行有限元建模时，在不考虑粘结层情况下，在钢筋混凝土与粘结层接触的平面作切分，作为碳纤维薄板的实体建模。
箱梁预应力钢束有8束，分别采用六束和两束类型钢绞线，张拉力分别为781.2kN和585.9kN。在梁横截面水平中心线下部按拱形曲线分两侧布置，每跨单根预应力束长26m长（比梁单跨长1m）。弹性模量Epb=2.0×105 MPa。
加固前后箱梁有限元模型如图3、图4所示，预应力钢筋分布如图4所示，碳纤维板有限元模型如图5所示。
图3 未加固前箱梁有限元模型图4 碳纤维薄板加固后有限元模型
图5 预应力钢筋分布图图6 碳纤维薄板示意图
4预应力碳纤维薄板加固箱梁结构力学性能分析
4.1加固前箱梁数值分析
加固前试验梁的计算结果及分析：试验梁将按简支梁计算。在施加端部约束、重力作用、预应力钢筋以及公路I级荷载后，经ANSYS计算得如下结果：最大挠度位于跨中，其值为12.498mm;混凝土所承受的最大拉应力为4.94MPa。
图7 未加固前的挠度云图 图8 未加固前箱梁底部应力云图
4.2 加固后箱梁数值分析
在荷载组合（恒载和活载）作用下为满足B类构件加固要求，对碳纤维薄板施加不同的预应力度，并对加固后的RC梁进行了内力计算。结果表明，当碳纤维薄板施加6.2%预应力度时，可以满足加固要求。此时混凝土内挠度最大值也是位于跨中底部，大小11.712mm。混凝土所承受的最大拉应力为4.0MPa。最大压应力位于跨中加载点处，大小11.623MPa。
图9 加固后箱梁的挠度云图图10 加固后箱梁底部应力云图
4.3箱梁加固前后对比分析
加固前后箱梁挠度和底部应力对比如表1所示。经上述数据和表1分析可知：碳纤维薄板的加固，对跨中挠度影响不大，说明其对刚度的影响较小；碳纤维薄板加固后，混凝土所受的拉应力沿梁长方向均匀减少，有效地提高了箱梁的承载能力，使其满足了B类构件的要求。
表1 加固前后箱梁力学分析对比
5 结论
本文以广州某桥梁为对象，利用有限元分析软件ANSYS对预应力碳纤维薄板加固箱梁结构进行数值模拟。在计算结果分析后以下结论：
（1）加固前后梁挠度值变化较小，说明预应力碳纤维加固并不能有效地加强提高梁的刚度。
碳纤维板范文3
做好“统领”，“严盯死守”。这里所说的“严盯死守”不是“狱警和看守”式的管理，而是抓住一切机会，观察学生。俄国教育家乌申斯基认为，要想从一切方面教育人，就必须从一切方面了解人。实践证明。班主任走进学生的生活。有利于全面客观地了解学生的思想面貌、智力状况、健康状况、生活经历、个性特征、兴趣爱好及生活环境等，有利于掌握班级总貌、特点及基本倾向，从而制定切实可行的教育计划。班主任要获得关于学生的第一手资料，就要事事留心，时时注意，处处发现。比如，在课堂上观察学生的情绪表现、答题的正误和角度、作业的质量和速度。在课外活动中观察学生的活动能力、意志品质、个性倾向、人际关系和集体观念。在同家长的沟通中了解学生的家庭表现及家长对子女的要求和教育方法，等等。班主任应勤于观察，目光敏锐，从学生的一举一动、一言一行或是极微小的情绪变化上，感知学生的思想和心理状态，把握偶发事件的萌芽，及时采取有针对性的教育和防范措施。
适时变换角色。有学生说：“我们需要的不仅是老师，我们还需要一个妈妈。”“希望我们不仅是师生还是可以信赖的朋友。”可见学生心理上强烈希望班主任与他们平等相处，打成一片，希望得到教师的认同、关心和尊重，得到直接的指导和帮助。班主任若能抓住这一心理需要，深入学生，参与活动，与他们进行热情的情感交流，给予他们具体帮助，学生便会对他(她)产生心理认同。例如，环境卫生需要大家自觉维护，班主任一定要成为身体力行的维护者，见到地上的纸屑、垃圾，要亲自扔到垃圾桶里。这样就会向学生传递一个信息：我们的事情我们共同做。
耐心倾听，真诚交流。倾听是有效交流的前提，交流是教育的必要手段。班主任的主要工作是在学生认同的前提下，完成从阐明道理、表达感情到引导行为的教育过程。例如，某天上课时间，我所教班级的两位学生因犯错误而离开课堂，我赶到时，看到学生情绪激动地站在那里，我没有批评他们，只是冷静平和地看着他们，听他们主动诉说了事情的过程。等他们说完后，才就他们的错误就事论事地进行了引导，很快他们就主动承认了错误。这件事情给我启发很大，使我认识到，疏是导的前提，也是尊重与平等的表现。
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【关键词】碳纤维；桥梁；加固；应用；探析
为了保证交通畅通，就需要对桥梁进行维修、加固和改造。目前常用的加固方法有加大截面法、粘钢加固法、外包钢加固法、碳纤维加固法等。其中碳纤维加固法一项新型的结构加固技术，它将碳纤维材料通过树脂类胶结材料粘贴在混凝土结构的表面，与之形成整体的受力体系，从而改善结构受力性能，达到补强加固结构的目的。
1. 进行碳纤维材料加固技术研究的必要性
1.1国家科技战略发展的需要。
关于碳纤维材料在混凝土结构加固修补技术，上世纪80年代初，美、日等发达国家就着手进行这方面的试验和研究，已经相当成熟。目前世界上碳纤维生产主要集中在日本、英国、美国、法国、韩国等少数发达国家。日本三家以腈纶纤维为主要产品的公司（东丽、东邦以及三菱人造丝公司）依靠其先进的纺丝技术，形成了高性能原丝生产的优势，占据了世界75%以上的产量。上世纪90年代末 ，我国开始碳纤维加固技术的研究，并在桥梁工程结构加固中开始普及应用。但与国际先进水平相比，还存在一定的差距，总体发展水平落后近20～30年，目前我国95%的碳纤维要依靠进口。
科技实力是综合国力的主要支柱之一，占领科技发展的制高点，才能掌握主动权。我国非常重视碳纤维产业的发展，国家“863计划”以及有关部委都在关心我国碳纤维工业的发展及其产业化步伐，并给予强有力的支持；“十一o五”发展规划中把事关国家产业安全的高新技术纤维材料作为重中之重，碳纤维被列为首位，是国家迫切需要短期内获得突破的高新技术纤维品种，又启动了相关“973计划”，为我国碳纤维的发展创造了得天独厚条件。
1.2建设节约型社会的需要。
在《公路旧桥检测评定与加固技术研究及推广应用》项目鉴定验收会上，交通部领导与参评专家对这项研究给予高度评价，他们认为该项研究成果为我国路网优化改造和危桥改造计划的顺利实施，提供了强有力的技术支持，体现了建设节约型行业的科学发展观，促进了我们建设低碳节约型社会。
1.3科学技术发展的需要。
桥梁的修复工程各具特点，为科学研究提供了大量科学的数据。经过多年的系统研究，我国已经基本建立了在役桥梁检测与维修加固的一系列标准规范，形成了较完备的实用技术体系。工程材料的进步和新材料的出现历来是土木工程发展的先驱和动力，碳纤维材料的出现和成功的用于土木工程的加固与补强上，使土木工程加固技术研究更上一个台阶。
2. 碳纤维材料的特性
碳纤维材料，是迄今为止应用于土木工程领域最早、技术最成熟、用量最大的一种高科技材料。作为划时代的补强材料，与传统的补强材料相比，具有许多不可替代的优势和特点。碳纤维（Carbon Fiber，简称 CF），是由有机母体纤维（例如聚丙烯腈、粘胶丝或沥青），在1000～3000℃高温的惰性气体环境下（除碳以外的所有元素都被去除），采用高温分解法制成的含碳量在95%以上的新型纤维材料。它不仅具有碳材料固有的本征特性，又兼具纺织纤维的柔软可加工性，是新一代高强度纤维材料。由于具有强度大、模量高、密度低、线膨胀系数小等特点，被称为新材料之王，在国际上被誉为“黑色黄金”、“第三代材料”。 它的比重不到钢材的1/4，而抗拉强度是钢材的7~9倍，抗拉弹性模量也高于钢材，而且具有很强的耐酸碱行和耐蚀性。
近些年来，碳纤维材料在土木工程领域中的应用，一直是国内外研究的热点。国内外的碳纤维及其复合材料工业处于高速发展的时期，生产技术和生产效率明显提高，产品成本稳中有降。随着碳纤维材料加固混凝土结构的新技术的蓬勃发展，其在建筑行业得到广泛的应用。
3. 碳纤维加固的定义、原理、特点和适用范围
3.1碳纤维加固的定义。
碳纤维加固是指用专门配制的粘贴树脂或浸渍树脂粘将碳纤维材料贴在桥梁混凝土构件需补强加固部位表面，树脂固化后与原构件形成新的受力复合体，共同工作，提高结构构件的抗弯、抗剪承载能力。
3.2碳纤维加固的原理。
用于建筑结构加固的碳纤维材料具有良好的力学性能。碳纤维加固首先必须使碳纤维布中的碳纤维丝具有相同的方向性，能共同工作，这是加固补强的必要条件和关键所在。而将抗拉强度极高的碳纤维用环氧树脂预浸后，就成为复合增强材料（单向连续纤维），大大提高碳纤维布的抗拉强度；而后用环氧树脂粘结剂沿受拉方向或垂直于裂缝方向粘贴在要补强的构件上，形成一个新的复合体，使粘贴材料与原有钢筋混凝土协同工作，改善了加固构件的受力性能，增强了构件的抗裂抗剪能力，到达了补强加固的目的。因此，粘结剂对碳纤维布的加固起着至关重要的作用。
3.3碳纤维加固的特点。
粘贴碳纤维布复合材料加固桥梁，与粘贴钢板加固相比，具有如下优点：
（1）施工方便快捷，不需要使用大型加固机具，效率高，施工速度快。
（2）可以有效的封闭混凝土结构的裂缝，延缓或消除裂缝的出现和扩展，延长结构的使用寿命。
（3）不用打孔，不会对原结构造成新的损伤。
（4）加固后不改变原有断面的大小和形状，外表轻巧美观。
（5）经济耐用，加固效果好，不需要后期进行维修。
（6）由于碳纤维材料本身抗疲性能优异，用碳纤维布加固的混凝土结构的抗疲劳性能将会提高。
（7）抗腐蚀性强，应用面广，加固后的构件的耐腐蚀性和耐久性得到大大提高，可以应用于各种复杂工作环境中的构件加固。
（8）碳纤维材料糙率低于混凝土表面糙率，在加固段可以提高水流的通过能力。
（9）提高加固构件的抗渗能力和抗冲刷能力。
3.4碳纤维加固的适用范围。
（1）混凝土结构抗弯、抗剪构件加固，同时广泛用于各类工业与民用建筑物、构造物的防震、防裂、防腐的补强。
（2）混凝土结构物、桥梁及建筑物的梁、柱、面板加固。
（3）隧道、港湾设施、烟囱、厂房、仓库的加固。
（4）受盐碱害的混凝土、桥梁以及河川构造物的防护和加固。
4. 碳纤维加固材料的分类、比较和发展状况
4.1碳纤维加固材料的分类
碳纤维材料包括碳纤维布和碳纤维板两种：碳纤维布是连续碳纤维单向或多向排列，未经树脂浸渍的布状制品；碳纤维板材是连续碳纤维单向或多向排列，并经树脂浸渍固化的板状制品。
4.2碳纤维加固材料的比较。
下面对于两种加固材料的物理性能进行一些对比（见表1、表2）。
4.2.1在施工方面，与碳纤维布相比，碳纤维板具有以下优点：
（1）施工方便，施工质量更容易保证。
（2）强度高，1层1.2mm厚板相当于10层碳纤维布作用。
（3）碳纤维板比碳纤维布容易保持纤维顺直，更有利于碳纤维发挥作用。
（4）碳纤维板材更适用于预应力加固方式，能更加充分发挥碳纤维高强度作用。
（5）纤维板与纤维布相比，更适合于砖混结构的墙体加固。
4.2.2与碳纤维布相比，碳纤维板具有如下的缺点：
（1）碳纤维布适用范围更广，能够任意裁剪，加固各种形状（圆形或复杂曲面）的结构。
（2）价格昂贵，限制了碳纤维板的应用。
5. 碳纤维施工工艺要点
碳纤维加固施工工艺流程：混凝土构件表面处理涂刷底胶粘贴碳纤维涂刷保护胶养护涂装。
施工工工艺流程要点：
（1）清除待加固构件混凝土表面的风化层，并凿毛，露出新茬，施工面总体上要求平整、干净。
（2）将界面树脂均匀地涂刷在施工面上，不可遗漏，待不粘手时，用修平树脂找平施工基面；修平树脂不粘手时，在施工基面上均匀地涂刷浸渍树脂，厚度为3mm～5mm，要全部盖住施工基面。
（3）粘贴碳纤维材料之前，首先应先确认粘贴表面干燥；粘贴时，在碳纤维和树脂之间尽量不要有空气，可用罗拉（专用工具）沿着纤维方向在碳纤维材料上滚压多次，使树脂渗浸入碳纤维中。
（4）确认碳纤维与树脂之间无空气后，在碳纤维上均匀涂一层浸渍树脂，厚度一般为1mm～2mm。
（5）粘贴碳纤维材料后，需要自然养护1～2小时，达到初期固化，并要保证固化期间不受到外界碰撞和干扰。
（6）养护7天后，表面涂刷具有抗老化及耐腐蚀性能的防护层，最后做表面装饰层，使其与周围的混凝土相一致。
6. 结语
碳纤维材料具有很多独特的性能和优点，产生的综合经济效益和社会效益都很好，具有广阔的应用前景，值得大力推广。但任何事物都有其局限性，比如碳纤维材料不能承受抗压。因此在进行桥梁加固时，我们要充分考虑建筑物的性能和补强的需要，做出科学的选择。
参考文献
［1］碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程（CECS 146：2003）［S］.
［2］叶列平，赵树红，李全旺等，碳纤维布加固混凝土柱受剪承载力计算．建筑结构学报，2000（2）.
［3］岳清瑞，我国碳纤维增强材料（CFRP）加固修复土木建筑结构技术研究应用现状与展望［A］．混凝土结构学术交流会［C］，2000.
［4］张轲，等，碳纤维材料在某公共建筑抗震加固中的作用［J］．北京：工业建筑，2001.
［5］岳清瑞，陈小兵，牟宏远．碳纤维材料(CFRP)加固修补混凝土结构新技术．工业建筑，1998,28(11).
碳纤维板范文5
关键词:碳纤维布;混凝土结构;加固;应用
中图分类号:TU
文献标识码:A
文章编号:1672-3198(2010)21-0361-01
1 前言
碳纤维布加固修复混凝土结构技术是一项新型、高效的结构加固修补技术,其是利用树脂类粘结材料将碳纤维粘贴于混凝土表面,利用碳纤维良好的抗拉强度达到增强构件承载能力及刚度,以达到对结构及构件加固补强的目的,与传统加固方法相比,具有高强高效、施工便捷、工效高、耐久性好等突出的优点。近年来,碳纤维复合材料在建筑混凝土结构加固中逐渐得到了广泛应用。
2 碳纤维布补强加固技术特点
(1)具有高抗拉、高弹性模量的特点,可提高混凝土结构及构件的承载力和延性,改善其受力性能,达到加固修补的目的;
(2)施工方便,工作效率高,施工无须大型机械,成品的碳纤维布为卷材结构形式,可任意裁剪,占用场地少,施工进度快;据有关资料统计,粘贴碳纤维的加固工效是粘贴钢板加固工效的4-8倍;
(3)耐腐蚀及耐久性能好,不与酸、碱、盐等化学物质发生反应,在-52-82℃温度环境条件下使用,适应范围广;
(4)碳纤维材料重量轻(仅为200-300g/m2),厚度小,经加固修补后的构件,不会增加原结构自重及尺寸;
(5)碳纤维片粘贴在混凝土的表面,能有效地封闭混凝土的裂缝,从而延长结构的使用寿命;
(6)适用范围广,既可用于提高不同结构类型(如建筑物、构筑物、桥梁、隧道、涵洞等)的承载力,又能用于抗震加固;
(7)缺点是采用碳纤维加固成本偏高,想要全面推广这项新型加固技术,尚需假以时日。
3 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。碳纤维布具有很高的抗拉强度(其抗拉强度约为普通钢材的十几倍)、高强度、高弹性模量、重量轻及耐腐蚀性好等特点,这为利用粘贴碳纤维布加固钢筋混凝土结构提供了前提条件。但是,碳纤维材料织成碳纤维布后,其中的各碳纤维丝很难完全共同工作。在结构承受荷载时,一部分应力水平较高的碳纤维丝首先达到其抗拉强度并退出工作状态,随着荷载的加重,各碳纤维丝逐渐断裂,直至整体破坏。而使用粘贴剂后,碳纤维能与混凝土形成一个复合型整体,并且能很好地共同工作,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。
4 碳纤维布加固的施工
4.1 施工准备
(1)材料:底胶、粘着胶、碳纤维布、环氧树脂;
(2)施工机具:专用滚筒、电锤、刮板、角向磨光机、调胶容器、剪刀、凿子、榔头、台秤、丙酮等。
4.2 施工操作要点
4.2.1 结构表面处理
(1)混凝土表层出现剥落、蜂窝、腐蚀等劣化现象的部位应予凿除;
(2)除去混凝土表面的浮浆、油污等杂质,清洗干净需粘处,构件表面凸出部分应打磨平整;
(3)构件表面打磨后,用压缩空气将表面浮尘、油污等杂物清理干净,然后用丙酮将需粘贴处清洗干净,并使表面充分干燥;
(4)如碳纤维材料须绕过转角时,转角必须打磨成半径不小于20mm的圆角。
4.2.2 涂底层涂料
(1)按主剂:固化剂=2:1的比例将两者放入洁净的容器中搅拌均匀,应注意的是,调好的底胶须在规定的时间内用完,一般情况下40min内用完;
(2)涂刷底层涂料时,底涂表面须干燥,环境湿度应>80%;然后用刮板将底层涂料均匀涂刷于构件底面(两侧刮150mm),待胶固化后(固化时间视现场气温而定,以指触干燥为准,一般固化时间为1-2d)才能进行下一工序施工;
(3)底层涂料指触干燥或固化后,表面上的凸起部分(一般类似结露的露珠一样)要用砂布或角磨机磨平。
4.2.3 用环氧腻子找平
构件表面凹陷部件应用环氧腻子填平,并修复至表面平整、顺滑;模板接头(段差、起拱)等出现高度差的部位要用环氧腻子填补,尽量减少高度差,确保混凝土表面相对平整;腻子涂刮后,表面仍存在的凹凸糙纹,应再用砂纸打磨平整。
4.2.4 粘贴碳纤维板材
(1)树脂的主剂和固化剂应按规定的比例称量准确,装入容器用搅拌器均匀搅拌。一次调和量应在可使用时间内用完;
(2)碳纤维布在受力方向尽量避免搭接,如需搭接,则沿纤维方向的搭接长度须在100mm以上,端部用横向碳纤维布固定;在搭接的部位要多涂抹一遍;
(3)贴碳纤维布前用滚筒刷将环氧树脂均匀地涂抹于需粘贴的部位,涂刷厚度应满足能渗透至碳纤维布表面;然后把按设计要求裁剪好的碳纤维布(除特殊要求外,碳纤维长度一般应在3m之内)用手轻压贴于需粘贴的为止,并用罗拉(专用工具)沿碳纤维受力方向来回滚压,使树脂从两边溢出,使粘贴剂充分浸透纤维布。当平行粘贴多条碳纤维板时,两板之间空隙应不小于5mm。待指触干燥后,才能进行第二道碳纤维布的粘贴,方法同第一道;
(4)在粘贴两层碳纤维板时,应连续粘贴,如不能及时粘贴,再开始粘贴前应对底层碳纤维板重新做好清洁工作;
(5)最后一层碳纤维粘贴完后,应仔细检查,确保其涂刷均匀、周边整齐;
(6)碳纤维布粘贴完,待指触干燥后,再刮涂一层面胶,来回滚压,使胶充分渗入到碳纤维布中去;待面胶指触干燥后,表面做一层保护层(涂防火涂料或喷水泥砂浆);
(7)为保证构件加固后的正常使用,避免碳纤维布的老化和遭受其它损伤,还必须在碳纤维布加固层的外表面应进行密闭防护处理,即在碳纤维的表面抹不小于20mm厚的水泥砂浆,砂浆强度等级不低于M10。
4.2.5 养护
碳纤维板材施工后,应进行养护,保证养护期间的温度不低于环氧树脂的允许使用温度;养护期一般在1-2周内,在此期间应采取有效可靠的方法进行防水、防尘、防碰撞措施,使其充分固化;对于有风吹、雨淋或有可能人为扰动的地方应进行遮挡封闭养护。同时,养护期间不得在加固部位上进行任何施工。
5 施工注意事项
(1)碳纤维板材为导电材料,施工碳纤维片材时应远离电气设备及电源,或采取可靠的防护措施。
(2)施工所用的各种配套树脂应储存于密闭容器中,远离明火,避免日照、高温;树脂的配制和使用场所,应保持通风良好。
(3)施工过程中应避免碳纤维片材的弯折,否则容易开裂破坏。
(4)施工应在气温在5℃以下、相对湿度不大于85%、混凝土表面含水率在8%以上的环境下施工;当混凝土结构表面有结露的可能时,而又无有效措施时不得进行施工;如果低于5℃,应使用适于低温的配套树脂或采用其他加温措施。
(5)碳纤维片材与混凝土表面之间应保持2mm的最小粘贴厚度。
(6)施工及检查人员应采取相应的劳动保护措施,如穿防护工作服、配戴口罩、手套、防护眼镜等防护用品,防止胶滴入眼睛。
(7)当树脂粘附在皮肤上时,应立即用肥皂水冲洗,溅入眼内用清水清洗或及时就医。
6 施工质量检验与验收
6.1 施工质量检验
(1)混凝土表面处理后应平整,应清洁干燥、无油污;
(2)目测检验,表面无明显的凹凸现象;
(3)碳纤维布粘贴后,表面应有均匀浸透至表层的粘贴树脂,且无气泡;
(4)防腐涂料防护的涂刷不应少于两遍;
(5)每一道工序结束后均应按上述要求进行检查,做好相关的验收记录,如出现质量问题,应立即返工。
6.2 加固工程竣工验收
以评定碳纤维布与混凝土之间的粘结质量为主,用小锤轻敲碳纤维表面判断粘结效果,以检查是否有空鼓现象;有效粘结面积小于95%的,即应判定粘结无效,需重新施工。
7 结语
碳纤维布补强加固技术是一种新型加固技术,其具有施工简便、耐久性好、抗腐蚀、不增加结构自重、原结构的影响较小、能有效封闭混凝土裂缝等优点,可有效提高混凝土结构的承载能力和抗疲劳性能,增强结构的抗震能力,综合加固效果显著。且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。
碳纤维板范文6
[关键词]碳纤维片材；加固混凝土；技术
中图分类号：F426.92；F406.72 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）44-0055-01
1.引言
纤维类材料（碳纤维布、碳纤维板、芳伦纤维及玻璃纤维）加固修复混凝土结构技术是采用配套粘结树脂将碳纤维布粘贴于混凝土表面，起到结构补强和抗震加固的作用。广泛适用于建筑梁、板、柱、墙等的结构加固；铁路工程，港口工程和水利水电等工程中的砼结构加固和石切体结构搞震加固；特别适用于各类曲面结构，如桥梁、隧道、烟囱、筒仓等其它土木工程的加固补强， 这种加固技术不会对构件施加额外的荷载。对处于特殊环境（腐蚀、放射、高温等）下的砼结构加固时，尚应遵守国家现行有关标准的规定并彩取相应的防护措施。
碳纤维片材可采用几个方式对混凝土结构构件进行加固，如：（1）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一致。（2）采用封闭式粘贴、u 形粘贴或侧面粘贴对梁、柱构件进行受剪加固，纤维方向宜与受拉方向一致。（3）采用封闭式粘贴对柱进行杭震加固，纤细方向与柱轴向垂直。（4）当有可靠依据时，碳纤维片材也可用于其它形式和其它受力状况的混凝土结构构件的加固。
2.碳纤维片材加固混凝土结构技术
用于土木建筑结构加固的碳纤维增强材料有很多，其片材结构如图1，而碳纤维片材加固修补混凝土结构技术是一种新型的结构加固技术，且应用最多，主要利用树脂类粘结材料将碳纤维片材粘结于混凝土表面，以达到对结构及构件加固补强的目的。片材根据阿九纤维排列方向可分两类：单向纤维片材和双向纤维片材。
2.1材料
碳纤维片材又分碳纤维布和碳纤维板，加固修补混凝土结构所用材料主要为碳纤维材料与粘结用树脂。材料及性能指标见表1、表2、表3。
2.2施工工艺
工艺流程为：卸荷基底处理涂底胶找平粘贴保护。
（1）卸荷：加固前应对所加固的构件尽可能卸荷。（2）基底处理：混凝土表层出现的剥落、空鼓、蜂窝、腐蚀等劣化现象的部位应予以凿除，对于较大面积的劣质层面，在凿除后应用不低于原混凝土强度等级的环氧砂浆修复。裂缝部位应用环氧砂浆进行封闭处理。除去混凝土表面浮浆、油污等杂质，突起部位要磨平，转角粘贴处平滑过度，表面清理干净，并保持干燥。（3）涂底胶（FP胶）：按主剂：固化剂=2：1的比例搅拌均匀，根据现场实际气温决定用量并严格控制时间，一般情况1h内用完。用滚筒刷将底胶均匀涂刷在混凝土表面，固化后再进行下一道施工。一般固化时间为2-3d。（4）找平：混凝土表面凹陷部位应用FE胶填平，转角处也应用FE胶修补成光滑的圆弧，半径不小于10mm。（5）粘贴：按设计要求的尺寸及层数剪裁碳纤维布，除特殊要求外，碳纤维长一般应在3m之内。调配、搅拌粘贴材料FR胶（使用方法与FP胶相同），然后均匀涂抹于待粘贴部位。粘贴碳纤维布，剥去离型纸，用特制滚子反复沿纤维方向滚压，去除气泡。多层粘贴重复上述步骤，在碳纤维布表面指触干燥后方可进行上一层的粘贴。最后在碳纤维布表面均匀涂抹罩面FR胶。碳纤维布沿纤维方向的搭接长度不得小于100mm，端部用横向碳纤维布固定。（6）保护：加固后的碳纤维布表面应采取抹灰或喷防火涂料进行保护。表面保护材料应于罩面FR胶具有可靠的粘结强度及良好的变形性能后再涂抹。当被加固结构处于其他特殊环境时，应采取相应地防护措施。
2.3 其他注意事项
主要是：（1）气温低于5℃，应停止施工。（2）施工时应考虑环境湿度对树脂固化的不利影响。（3）施工安全技术、劳动保护、防火、防毒等应按国家现行的有关规定执行。（4）裁剪和使用碳纤维布时应尽量远离电源。（5）施工人员应穿工作服，佩戴口罩和手套，严禁现场吸烟。（6）配制及使用胶的场所必须保持良好通风。