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碳纤维加固

发布时间:2017-05-12 14:43:12

碳纤维加固

1、碳纤维介绍

碳纤维根据原料及生产方式的不同,主要分为聚丙烯腈(PAN)基碳纤维及沥青基碳纤维。碳纤维产品包括PAN基碳纤维(高强度型)及沥青基碳纤维(高弹性型)。

2、碳纤维加固粘接剂-环氧树脂

不同类型的树脂还可以保证其对砼具有良好的渗透作用,例如底涂树脂;以及对碳纤维片与砼结构的粘接作用,例如环氧粘结树脂等。

(1)环氧树脂简介

仅仅依靠碳纤维片本身并不能充分发挥其强大的力学特性及优越的耐久性能,只有通过环氧树脂将碳纤维片粘附于钢筋混凝土结构表面并与之紧密地结合在一起形成整体共同工作,才能达到补强的目的。因此,环氧树脂的性能是重要的关键之一。环氧树脂因类型不同而有不同的性能,适应于各个部位的不同要求。例如底涂树脂对混凝土具有良好的渗透作用,能渗入到混凝土内一定深度;粘贴碳纤维片的环氧树脂易于"透"过碳纤维片,有很强的粘结力。依使用温度的不同,树脂还分为夏用及冬用类树脂。我公司使用的各类树脂规格及性能(包括底层涂料的规格及性能、环氧腻子的规格及性能、粘结树脂的规格及性能等均有详细表格资料、以备索取)。

(2)物理性能

碳纤维片工法中使用了底涂、腻子、浸渗粘着树脂等三种环氧树脂。上述三种环氧树脂的使用目的各不相同,其物性标准也不相同。

①底涂:粘着强度

底涂必须确实具有把作用在混凝土表面上的荷载传递到碳纤维片上的力学性能。因此粘着强度成为制定其物性标准的重要依据。

②腻子:

压缩强度·压缩弹性率

腻子用于填充混凝土上的微小缺损部分。因此,要求必须具有与混凝土同等以上的压缩强度。此外,还要求具有较高的压缩弹性模量。根据以上理由,制定腻子的物性标准时主要根据其压缩强度及压缩弹性模量。剪切强度·粘着强度来源:考试帮的美女编辑们

腻子与底涂一样必须具有把因荷载作用等在混凝土表面上发生的应变确实传递到碳纤维片上的力学性能。因此剪切强度及粘着强度便成为制定其物性标准的重要依据。考试帮论坛

③ 粘着树脂:

张拉强度·弯曲强度

碳纤维片工法系通过向碳纤维片内渗透浸渗粘着树脂、通过固化形成CFRP。重要的是固化后的CFRP的物性,而浸渗粘着树脂本身的物性并非重要。但要想获得良好的CFRP物性,浸渗粘着树脂本身的物性确实也有影响。因此制定了最小限度的张拉强度及弯曲强度的物性标准。

剪切强度·粘着强度

浸渗粘着树脂除渗透到碳纤维片内、通过固化形成CFRP之外,还具有粘着剂的功能。与腻子、底涂同样,必须具有把因载荷作用等在混凝土表面上发生的应变确实传递到碳纤维片上的力学性能。因此剪切强度及粘着强度便成为制定其物性标准的重要依据。

相比之下,国产的树脂材料目前缺乏配套产品,用途单一,且尚未制定出严格的物性标准。

2、碳纤维材料与其他加固材料对比

(1)抗拉强度:碳纤维的抗拉强度约为钢材的10倍。

(2)弹性模量:碳纤维复合材料的拉伸弹性模量高于钢材,但芳纶和玻璃纤维复合材料的拉伸弹性模量则仅为钢材的一半和四分之一。

(3) 疲劳强度:碳纤维和芳纶纤维复合材料的疲劳强度高于高强纲丝。金属材料在交变应力作用下,疲劳极限仅为静荷强度的30%~40%。由于纤维与基体复合可缓和裂纹扩展,以及存在纤维内力再分配的可能性,复合材料的疲劳极限较高,约为静荷强度的70%~80%,并在破坏前有变形显著的征兆。

(4)重量:约为钢材的五分之一。

(5)与碳纤维板的比较:碳纤维片材可以粘贴在各种形状的结构表面,而板材更适用于规则构件表面。此外,由于粘贴板材时底层树脂的用量比片材多、厚度大,与混凝土界面的粘接强度不如片材。

3、碳纤维材料性能

碳纤维片是以碳纤维为组分,以树脂为基体,通过一定的成型方法形成的单向排列的碳纤维的复合片材。它具有极其优越的品质:材料质轻高强,碳纤维片的抗拉强度比同截面钢材高7~10倍,用环氧树脂将它与结构物粘贴后形成一体,能可靠地与钢筋混凝土共同工作,获得优异的补强效果,而结构物自重的增加几乎可以忽略;其抗疲劳强度高,耐久性能好,耐磨损、抗老化等。注:设计厚度是按照碳纤维断面积推算出的厚度,施工时用的片材含有集束用的预浸树脂、玻璃纤维网和衬纸,其厚度与设计厚度不同。

碳纤维材料适应范围:

▪梁、板受弯加固,梁、柱、墙受剪加固,约束混凝土对柱抗震加固,也可用于裂缝修补及动荷构件加固。

▪高强高效:碳纤维布具有优异的物理力学性能,抗拉强度高于普通钢10-15倍,弹性模量与钢较接近,极适合钢筋混凝土的加固修补。

▪施工便捷:没有湿作业,无需大型施工机具,无需现场固定设施。碳纤维布可任意剪裁,施工简单,工期短.

▪良好的耐久性和耐腐蚀性:耐酸、碱、盐及大气环境腐蚀。不需定期维护,且对内部混凝土结构起保护作用,能达到双重加固修补之目的。

▪适用面广:粘贴碳纤维布加固修补可广泛用于各种类型和形状的混凝土结构,且不改变结构形状以及不影响结构外观。

▪施工质量易于保证:由于碳纤维布是柔软的,即使被加固表面不是非常平整,也可以保证100%的有效粘贴。如发现粘贴表面局部有气泡,可容易地用注射器注射粘贴剂的方法将空气赶跑,这在粘贴钢板是很难做到的。


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