親愛的各位朋友們，你還在為不知道植筋錨固的施工流程與注意事項(xiàng)而煩惱嗎?相信這也是廣大消費(fèi)者最關(guān)心的問(wèn)題。別慌，接下來(lái)南京加固公司的小編給大家淺析碳纖維材料在橋梁加固中的應(yīng)用，闡述碳纖維加固機(jī)理及其在橋梁加固中的施工工藝，展望了碳纖維在橋梁加固和建設(shè)中的發(fā)展前景。希望能夠給大家的生活帶來(lái)幫助哦!

淺析碳纖維材料在橋梁加固中的應(yīng)用

  1. 碳纖維加固技術(shù)及其在橋梁加固中的地位

  碳纖維復(fù)合材料加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)是近年來(lái)在發(fā)達(dá)國(guó)家興起的應(yīng)用于加固的新型技術(shù)，這種技術(shù)是將高性能高彈性模量的碳纖維應(yīng)用于土木工程，從而達(dá)到對(duì)混凝土構(gòu)件修復(fù)、補(bǔ)強(qiáng)和加固的目的。隨著行車密度和車輛荷載的增加，許多在役橋梁出現(xiàn)了不同程度的損壞，影響到了橋梁的安全使用，而橋梁的建造費(fèi)用昂貴，將這些橋梁拆除重建是不現(xiàn)實(shí)的，所以采用一種適合橋梁的修復(fù)加固技術(shù)是必要的。

  2.碳纖維加固機(jī)理和特點(diǎn)

  2.1 碳纖維加固機(jī)理

  碳纖維布沿纖維方向具有很高的強(qiáng)度，它是一種正交異性材料。在單向加固情況下，通常沿加固混凝土梁體的縱向布置碳纖維布的主拉應(yīng)力方向，這就與主鋼筋的受力方向一致，碳纖維布粘貼在梁體受拉區(qū)，其作用與受力鋼筋相當(dāng)，碳纖維和混凝土加固構(gòu)件通過(guò)粘結(jié)層傳遞剪應(yīng)力和粘結(jié)正應(yīng)力。碳纖維片材的纖維方向與受力方向相同時(shí)，其強(qiáng)度最高，纖維方向與受力方向垂直時(shí)，其強(qiáng)度最低。用環(huán)氧樹脂將抗拉強(qiáng)度極高的碳纖維片材粘貼于混凝土表面，等樹脂固化后，混凝土結(jié)構(gòu)和樹脂固化后的碳纖維形成新的受力復(fù)合體，使得有外力時(shí)，碳纖維片材和鋼筋一起承受，由于碳纖維片材分擔(dān)了一定量的荷載，從而大大降低了鋼筋的應(yīng)力。由于碳纖維具有的高抗拉強(qiáng)度、高彈性模量和與鋼筋差不多的伸長(zhǎng)率，使得鋼筋和碳纖維能夠更好地協(xié)同工作。

  2.2 碳纖維加固的優(yōu)點(diǎn)

  (1) 化學(xué)及物理性能穩(wěn)定

  碳纖維具有良好的防水能力，同時(shí)也具有很好的抗酸、堿及紫外線的能力，適宜在不同的氣候條件下使用。所以碳纖維適合在惡劣的環(huán)境中工作，用于橋梁加固時(shí)，可以有效地延長(zhǎng)橋梁結(jié)構(gòu)的使用壽命。

  (2) 力學(xué)性能優(yōu)越

  碳纖維片材主要用于混凝土橋梁構(gòu)件和節(jié)點(diǎn)的加固補(bǔ)強(qiáng)，能夠明顯提高構(gòu)件的抗彎、抗剪和軸向承壓能力。而且碳纖維還有抗震、抗風(fēng)、抗疲勞的性能，在撓度和裂縫控制方面，碳纖維也能起到一定的作用。因此被廣泛地應(yīng)用于橋梁和房屋等構(gòu)筑物和建筑物的加固工程里面。

  (3) 施工工序簡(jiǎn)單

  碳纖維片材可適應(yīng)不同的構(gòu)件形狀，成型方便，從而降低了施工難度，縮短了施工工期。碳纖維片材加固工藝簡(jiǎn)單，無(wú)需大型設(shè)備、模板及支撐，所需工作面很小，不受施工空間的限制，在橋梁內(nèi)部工作空間受到限制的情況下，采用此方法是最佳的選擇。

  (4) 節(jié)省材料，減輕重量

  碳纖維片材的拉伸強(qiáng)度為2400 ～ 3000MPa，與普通碳素鋼板拉伸強(qiáng)度240MPa 相比，其拉伸強(qiáng)度較高。碳纖維片材的單位比重也要比鋼材低很多，從而減小了結(jié)構(gòu)的重量和體積，節(jié)省了材料?；炷两Y(jié)構(gòu)外形無(wú)需改變，用所需的色料涂裝很方便，而且不會(huì)留下任何涂抹痕跡。這是其它加固補(bǔ)強(qiáng)方法所無(wú)法比擬的。

  3· 碳纖維在橋梁中的施工技術(shù)和工藝

  3.1 基底混凝土處理

  (1) 裂縫處理

  將碳纖維片材沿裂縫的垂直方向粘貼。寬度小于0. 2mm 的裂縫，用環(huán)氧樹脂進(jìn)行表面涂抹封閉;大于0. 2mm 的用環(huán)氧樹脂灌縫; 大于1mm 的裂縫，需要對(duì)主梁先進(jìn)行灌膠處理。

  (2) 面層處理

  混凝土表面的劣化層( 如浮漿、風(fēng)化層、雜物、剝落塊等) 要用砂輪機(jī)或噴嘴機(jī)進(jìn)行打磨和清除，粉末和灰塵也要進(jìn)行及時(shí)的清理; 凸出部分要磨平;轉(zhuǎn)角部分要進(jìn)行倒角處理。表面有鋼筋外露的情形，要進(jìn)行防腐蝕處理，再用強(qiáng)度相當(dāng)?shù)沫h(huán)氧樹脂進(jìn)行修補(bǔ)，以確保表面平整。需要用水進(jìn)行清洗的，必須使其充分干燥后，方可進(jìn)入下一道工序。

  3.2 涂底層涂料

  為了使碳纖維片材與構(gòu)件粘貼的更好，需在構(gòu)件表面涂刷一層底膠。首先確定好一次性使用的涂料用量，將涂料的主劑和固化劑按規(guī)定比例稱量后混合于同一攪拌器內(nèi)，進(jìn)行充分的攪拌，一次的拌和量應(yīng)在規(guī)定的使用時(shí)間內(nèi)用完。若放置時(shí)間太久，應(yīng)禁止使用，以確保粘結(jié)質(zhì)量。用刷子將涂料均勻地涂到構(gòu)件表面，并使其完全滲入到混凝土中。如果施工環(huán)境的溫度較低，不應(yīng)涂抹太厚，底膠硬化后，凸起的部分要進(jìn)行調(diào)平打磨。等到指觸干燥后，方可進(jìn)入下一道工序。

  3.3 進(jìn)一步修補(bǔ)粘貼面

  橋梁構(gòu)件表面通常會(huì)存在一些空洞缺陷，而且凸出部分單獨(dú)用滾輪機(jī)械磨平并不能達(dá)到很好的效果，在粘貼碳纖維片材的時(shí)候，會(huì)出現(xiàn)氣泡和褶皺，降低粘貼使用的效果。所以在底層涂料干燥后，會(huì)在打磨的基礎(chǔ)上用粘結(jié)膩?zhàn)釉傩迯?fù)一下構(gòu)件表面。在上一層干燥后，方可進(jìn)行下一層的涂抹。

  3.4 碳纖維片材的粘貼

  待修復(fù)的構(gòu)件表面干燥后，就可以進(jìn)行碳纖維片材的粘貼。依照實(shí)際所需要的碳纖維片材的大小，用剪刀、刀子依所設(shè)計(jì)的尺寸進(jìn)行裁剪，為了減少和避免保管期間的損耗，應(yīng)按照實(shí)際使用的數(shù)量進(jìn)行裁剪。

  將環(huán)氧樹脂的主劑和硬化劑按比例混合于攪拌容器中，充分的攪拌一定時(shí)間。一次的攪拌量為可用時(shí)間內(nèi)實(shí)際工程所需要的數(shù)量，超過(guò)可使用時(shí)間的材料，不可繼續(xù)使用。

  用輥?zhàn)印⑺芰瞎蔚逗退⒆訉⑴渲煤玫沫h(huán)氧樹脂涂抹于混凝土構(gòu)件的表面上，將構(gòu)件表面和碳纖維布的粘貼面緊密結(jié)合在一起，用滾筒沿同一方向滾壓以除去碳纖維布下的氣泡，以保證碳纖維布與構(gòu)件的粘貼質(zhì)量。為保護(hù)碳纖維材料不受到損壞，可在加固構(gòu)件的表面再加一層防護(hù)層。

  4.碳纖維在橋梁工程中的發(fā)展前景

  由于碳纖維具有抗酸、堿、鹽等優(yōu)良特性，加之質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、彈性模量高、隔熱、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，國(guó)際上很多國(guó)家從80 年代后期就將其作為鋼筋、預(yù)應(yīng)力鋼材的替代材料加以研究，并陸續(xù)將其作為PC橋梁建設(shè)中的張拉材料和既有橋梁的加固材料。在橋梁混凝土構(gòu)件中，碳纖維可以與鋼筋共同工作或者碳纖維可以代替鋼筋單獨(dú)在構(gòu)件中起作用。目前很多橋梁和房屋構(gòu)件內(nèi)部已經(jīng)使用了碳纖維，從而減少了建筑的體積和重量，減小了地震破壞系數(shù)，縮短了施工工期，節(jié)約材料，安全可靠。在未來(lái)的橋梁建設(shè)中，碳纖維可用于大跨度的橋梁構(gòu)件中，并能解決許多在以往橋梁建設(shè)中無(wú)法克服的困難，比如構(gòu)件的高強(qiáng)度和重量之間的關(guān)系，解決橋梁未達(dá)到設(shè)計(jì)年限就損壞的問(wèn)題，延長(zhǎng)橋梁的使用壽命，克服橋梁構(gòu)件在一些特殊環(huán)境中不耐腐蝕等現(xiàn)象?？傊祭w維材料將在以后的橋梁加固、甚至在橋梁建設(shè)中占有一席之地。

  5. 結(jié)語(yǔ)

  碳纖維由于其特有的性質(zhì)、施工工序和加固后的良好效果，而被廣泛使用。面對(duì)著越來(lái)越成熟的使用環(huán)境，碳纖維的價(jià)格也在逐漸下降，所以在橋梁加固中，碳纖維越來(lái)越受到人們的關(guān)注。相信在不久的將來(lái)，碳纖維會(huì)在橋梁加固和建設(shè)中發(fā)揮出更大的作用。