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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。構(gòu)件受彎加固時(shí)，應(yīng)用碳纖維加固時(shí)應(yīng)使碳纖維的纖維方向與受拉區(qū)的拉應(yīng)力方向一致。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。

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)是通過預(yù)應(yīng)力手段強(qiáng)迫后加部分一拉桿或撐桿受力，改變原結(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。另外，如碳纖維需沿基纖維方向繞構(gòu)件轉(zhuǎn)角處粘貼時(shí)，轉(zhuǎn)角粘貼處要進(jìn)行倒角處理并打磨成圓弧狀，圓弧半徑不應(yīng)小于20mm。

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)件的開裂荷載、屈服荷載。由于采用不同配比、性能各異的樹脂又具有較高粘結(jié)強(qiáng)度，能有效傳遞芳綸纖維板與混凝土兩種材料間的應(yīng)力，保證不產(chǎn)生界面的粘結(jié)剝離。改善使用荷載下的性能。

碳布、粘鋼現(xiàn)場拉拔該如何進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固主要涉及到碳纖維加固、粘鋼加固、增大截面加固、外粘型鋼加固以及外加預(yù)應(yīng)力加固等，碳纖維加固和粘鋼加固又是這些加固工藝中經(jīng)常用到的加固方法。碳纖維束只有分布排列均勻，加工成復(fù)合材料后才能起到整體均勻受力的作用，若材質(zhì)的均勻性不好，則構(gòu)件受力后到之纖維片拒不受力不均，使碳纖維補(bǔ)強(qiáng)的效果不能充分發(fā)揮出來。這兩種加固工藝在施工完畢以后都需要進(jìn)行現(xiàn)場拉拔，來確定粘接是否合格，也經(jīng)常有小伙伴咨詢我們碳布和粘鋼現(xiàn)場拉拔該如何進(jìn)行。

現(xiàn)在給大家介紹下：

1、碳纖維布現(xiàn)場拉拔和粘鋼現(xiàn)場拉拔相同點(diǎn)

在拉拔之前都需要做5個(gè)40MM*40MM的試件粘貼在加固位置的附近，等結(jié)構(gòu)膠完全固化后通知試驗(yàn)室檢測人員來現(xiàn)場進(jìn)行檢測，結(jié)構(gòu)膠一般3-5天都會(huì)完全凝固，力學(xué)性能都會(huì)達(dá)到要求，但為了保險(xiǎn)起見，我們都建議試件在第7天再進(jìn)行拉拔試驗(yàn)。在做拉拔時(shí)由于需要實(shí)驗(yàn)人員到現(xiàn)場進(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)行見證。試驗(yàn)結(jié)果確定5個(gè)試件都是內(nèi)聚破壞（基材混凝土破壞面積占粘接面積的85%以上），然后通過計(jì)算算出每個(gè)試件的破壞拉力值，將大值和小值去掉，剩下的三個(gè)數(shù)值計(jì)算平均值，算出的值滿足國標(biāo)規(guī)范，則說明現(xiàn)場拉拔合格。錨具實(shí)現(xiàn)碳纖維板的張拉和固定、結(jié)構(gòu)膠使碳纖維板和被加固的構(gòu)件形成一個(gè)共同受力的整體。

2、碳纖維布現(xiàn)場拉拔和粘鋼現(xiàn)場拉拔不同點(diǎn)

鋼板的試件在粘貼前需要提前裁剪好，碳布的試件可以將整塊碳布粘貼在試驗(yàn)位置，在拉拔試驗(yàn)開始時(shí)再進(jìn)行裁剪。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；假如當(dāng)操作不慎弄到皮膚或衣物上時(shí)，要盡快用酮清洗同時(shí)用大量清水沖洗。碳布經(jīng)常會(huì)有多層拉拔，而鋼板基本不會(huì)有多層拉拔的情況，碳布在進(jìn)行多層拉拔試驗(yàn)時(shí)不可以發(fā)生層間破壞，否則認(rèn)定不合格。

現(xiàn)場拉拔是檢測碳布、鋼板粘貼效果的一個(gè)重要步驟，檢測合格可以說明現(xiàn)場的粘接效果是滿足要求，這也能充分說明結(jié)構(gòu)膠的粘接性能好壞。

碳纖維在鋼結(jié)構(gòu)加固中效果如何

碳纖維加固能在混凝土結(jié)構(gòu)中起到作用，是由于碳纖維與混凝土形成整體，在荷載繼續(xù)增加時(shí)，能夠與混凝土形成整體共同受力，分擔(dān)混凝土結(jié)構(gòu)承受的荷載以提高結(jié)構(gòu)承載力。在混凝土加固的時(shí)候，要求碳纖維自身強(qiáng)度必須有保障和碳纖維必須與基材形成整體共同受力，否則碳纖維加固都將無法生效。抗拉強(qiáng)度高，是普通鋼材的4-8倍，極適合于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的加固補(bǔ)強(qiáng)。

碳纖維加固技術(shù)的不斷發(fā)展，新的技術(shù)已經(jīng)將碳纖維用于鋼結(jié)構(gòu)中，有一點(diǎn)是需要注意的，那就是與基材共同受力，會(huì)影響碳纖維在鋼結(jié)構(gòu)中運(yùn)用的重要因素。碳纖維在對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固時(shí)，由于基材的不同，相較混凝土結(jié)構(gòu)易發(fā)生粘接破壞、致使碳纖維無法充分發(fā)揮強(qiáng)度。為了達(dá)到預(yù)期的加固效果，碳纖維復(fù)合材端部必須采取錨固措施。預(yù)應(yīng)力碳纖維布加固混凝土可以充分發(fā)揮碳纖維布的高強(qiáng)性能，預(yù)應(yīng)力碳纖維布加固的混凝土要比普通碳纖維布加固混凝土的承載力，剛度等性能指標(biāo)都有明顯提高，而且施加預(yù)應(yīng)力越大，提高的效果越明顯。

碳纖維復(fù)合材的性能還在不斷的提升中，能夠?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)加固提供越來越強(qiáng)大的支持。隨著材料的不斷優(yōu)化、突破、粘貼碳纖維復(fù)合材加固必將用于更多、鋼結(jié)構(gòu)，為更多的結(jié)構(gòu)安全保駕護(hù)航。