在之前的文章中,我們多次談到粘鋼加固與粘貼碳纖維布加固都可以提高原有建筑結構的承載力,但這兩種方法對建筑承載力的提升效果如何,我們就不得而知。通過查閱整理相關的技術資料,將粘鋼加固與碳纖維布加固與大家進行分享,希望對大家會有所幫助。
粘鋼和粘貼碳纖維布加固法其加固原理基本相同,都是通過結構膠粘劑將薄鋼板和碳纖維材料粘貼在原構件表面,使之成為一個整體共同受力提高原有構件的承載力。
從施工方面來說,粘鋼或粘貼碳纖維布的厚度不宜太厚。對于粘鋼來說,其粘貼鋼板的加固量對受拉區和受壓區,分別不應超過3層和4層,并且要保證鋼板的總厚度不應超過10mm;粘貼碳纖維布的加固量對于預成型板來說,不應超過2層,對濕法鋪層的織物不宜超過4層。超過4層時,則應考慮采用碳纖維板進行加固,并采取可靠的加強錨固措施,確保結構安全。
鋼筋混凝土結構構件采用粘鋼或粘貼碳纖維布加固時,其正截面的受彎承載能力提高幅度,不應超過40%,并應驗算其受剪承載力,避免因受彎承載力提高后而導致構件受剪破壞先于受彎破壞;其目的是為了控制加固后構件的裂縫寬度和變形,也是為了強調“強剪弱彎”設計原則的重要性。
由此看來,粘鋼和粘碳纖維布加固方法并不能無限提高建筑物的承載力,在對建筑物進行加固處理時,我們必須按照混凝土結構加固原則對建筑物進行結構鑒定并依據鑒定結果選擇合理的加固方案,確保結構安全。

碳纖維布(CFRP)加固修補結構技術是一種新型的結構加固技術,它是利用樹脂類粘結材料將碳纖維布粘貼于混凝土表面,以達到對結構及構件加固補強的目的。
加固機理是將碳纖維布采用高性能的環氧類粘結劑粘結于混凝土構件的表面,膠結材料作為它們之間的剪力連接媒介,形成新的復合體,使增強貼片與原有鋼筋共同作用,增大了結構抗拉及抗剪能力,可有效提高結構的強度,延性及抗裂性。利用碳纖維布良好的抗拉強度達到增強構件承載能力及剛度的目的。
CFRP加固修補混凝土結構所用材料主要為碳纖維布與粘貼用樹脂。
1、碳纖維布的抗拉強度應按纖維的凈截面面積計算,凈截面面積取碳纖維布的計算厚度乘以寬度。碳纖維布的計算厚度取碳纖維布的單位面積質量除以碳纖維密度。單層碳纖維布的單位面積碳纖維質量不宜低于150g/㎡,且不宜高于450g/㎡。在施工質量有可靠保證時,單層碳纖維布的單位面積碳纖維質量可提高到600g/㎡。
2、粘結劑要有足夠的粘結性能,工藝過程中各部位所使用的環氧樹脂膠結材料的種類、型號,應根據施工時的溫度、濕度進行選擇。應正確掌握主劑和固化劑的配比,使滲透性、粘稠度、固化速度等方面能滿足不同季節施工的需要。采用碳纖維片材對混凝土結構加固時,應采用與碳纖維片材配套的底層樹脂、找平材料、浸漬樹脂或粘結樹脂。
3、在受彎加固和受剪加固時,被加固的混凝土結構構件,其現場實測混凝土強度等級不得低于C15,且混凝土表面的正拉粘結強度不得低于1.5MPa。采用封閉粘貼碳纖維片材加固混凝土柱時,混凝土強度等級不應低于C10。
4、主要機具:角向磨光機、砂紙、剪刀、鑿子、榔頭、臺秤、卷尺、水平儀、鉛錘、滾筒、刮板、攪拌容器、橡膠抹子、滾洞刷子、攪拌器、防護眼鏡、橡膠手套、口罩等。
1、應認真閱讀設計施工圖。在進行混凝土表面處理和粘貼碳纖維布前,應按加固設計部位放線定位。
2、應根據施工現場實際情況和加固構件混凝土的補強荷載要求,制定相應施工方案和施工計劃。
3、應對所使用的碳纖維布、配套樹脂、機具等做好施工前的物質準備工作。
4、進場后的碳纖維布、配套樹脂應抽樣送檢,合格后方可施工。
5、施工宜在環境溫度為5℃以上的條件下進行,并應符合配套樹脂要求的施工使用溫度。當環境溫度低于5℃時,應采用適用于低溫環境的配套樹脂或采取升溫措施。
采用粘貼碳纖維片材加固混凝土結構時,應由專業施工隊伍進行施工。
施工過程中應避免碳纖維片材彎折。

粘貼碳纖維布加固與粘鋼加固能否互換?主要是取決于
碳纖維粘貼加固法:碳纖維粘貼加固是指碳纖維材料通過膠粘劑(浸漬樹脂)充分浸潤、固化,完全粘接固定在構件表面,形成堅韌的復合層,從而對被加固構件起到補強作用。要求被加固構件的現場實測混凝土強度等級不低于C15,且混凝土表面的正拉粘接強度不低于1.5MPa。
粘貼在混凝土構件表面的碳纖維,不得直接暴露于陽光或有害介質中,其表面應進行防護處理。被加固的混凝土結構長期使用的環境溫度不應高于60℃,如果被加固結構處于特殊環境(如高溫、高濕、介質侵蝕、放射等)中,除按國家現行有關標準要求采取相應防護措施外,還應采用耐環境因素作用的膠粘劑,并按專門的工藝要求進行粘貼。
粘鋼加固:亦稱粘貼鋼板加固,是將鋼板采用高性能的環氧類粘接劑粘結于混凝土構件的表面,使鋼板與混凝土形成統一的整體,利用鋼板良好的抗拉強度達到增強構件承載能力及剛度的目的。
粘貼碳纖維布加固和粘鋼加固的形式和加固機理比較類似,本質上相當于增加構件配筋,在抗剪、抗彎加固中一般可以互相替換。
如果碳纖維布抗拉強度設計值取為2000MPa,鋼材(Q235)抗拉強度設計值取為200MPa,可按照0.1mm厚碳纖維布相當于1mm厚鋼板的原則代換。
但應注意以下幾點:碳纖維和鋼材彈性模量基本一致,但碳纖維的抗拉強度是鋼材的10倍左右,所以要充分發揮加固材料的強度,粘貼碳纖維需要加固構件產生更大的形變。也就是說,在小變形情況下,粘貼碳纖維加固應力滯后顯著,所以當構件承載力相差較多時,應優先選用粘鋼加固;
碳纖維和鋼材彈性模量基本一致,達到同樣的力值,鋼材截面要大的多,所以粘鋼加固提高構件鋼度的幅度要超過碳纖維加固。也就是說,若補充同樣的抗彎能力,構件粘鋼加固的撓度、裂縫寬度小于粘碳纖維加固的;
鋼板上可以焊接錨筋,也可鉆孔設植筋錨固,所以粘鋼加固的錨固方式較粘碳纖維靈活;
碳纖維輕、薄,不需要大型施工機械,運輸儲存、施工簡便,同樣工程量,粘貼碳纖維施工工期約是粘鋼的40%。碳纖維和鋼材相比,屬惰性材料,不銹蝕,也不易被有害介質腐蝕,在惡劣環境下耐久性好。
碳纖維具有柔韌性,能夠包裹復雜外形的構件,并非很光滑的結構建筑的鋼筋表面基本有效粘貼率也可以達到100%,粘貼鋼板是很難達到100%有效的粘貼面,相應的驗收標準僅僅是達到70%。

可能很多朋友并不了解或者沒有見過這種材料。碳纖維布從早的航空、宇宙關聯器材的應用開始,到體育用品和機械產品,近年,作為混凝土構造物補強材料的替代品,被廣泛應用在高速公路、鐵路橋和橋的橋墩、隧道、建筑物的抗震補強工程中。
近這幾年,碳纖維布行業的發展勢頭是非常強烈的,尤其是用碳纖維制成的復合材料可以極大地增強復合材料的強度和韌性。而碳纖維本身厚度有很大的不同,比如說有的是0.111mm的厚度,還有的是0.167mm的厚度。當然也有一些碳纖維是非常厚的,比如說0.294mm或者0.333mm的厚度都有,關鍵就是看具體的工程的實際需要。
碳纖維布行業發展是非常的不錯的,這種材料可以在各行各業都能夠使用的到,尤其是在工程加固行業,屬于性能高強的新型的加固材料。比如說在建筑結構上面使用這種材料可以讓結構的強度得到極大的提升,同時還能夠增強結構的抗震能力。
但是,碳纖維布需要和碳纖維膠配套使用,才能起到加固補強的作用。一般的操作是,用碳纖維膠將碳纖維布和混凝土等基材粘結在一起,以此提高結構的強度、抗震、抗老化等方面的能力。
另外,碳纖維布本身質輕、有韌性,可以包裹不同外形的構件,也可以在狹小的空間內使用。比如在橋梁建造的時候,或者是在見到一些形狀比較復雜的需要加固的建筑工程的時候就能夠使用的到。
關于碳纖維布的一些話題就簡要的為大家介紹到這里了,希望通過今天的介紹能夠讓大家對這種材料有更多的了解。目前國內生產碳纖維布的企業不少,但是,關于碳纖維布的品質是參差不齊的,客戶在購買時可以從多方面綜合考慮。