建筑结构加固改造工程中碳纤维的应用韩江峰--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

建筑结构加固改造工程中碳纤维的应用韩江峰

发表时间：2020/9/24 来源：《基层建设》2020年第17期作者：韩江峰

[导读] 摘要：近年来我国建筑行业的发展情况越来越好，对建筑工程的加固和重建建筑结构的技术工作越来越丰富。

        浙江蟠龙工程管理有限公司浙江杭州 310000
        摘要：近年来我国建筑行业的发展情况越来越好，对建筑工程的加固和重建建筑结构的技术工作越来越丰富。长时间暴露在外界环境中，导致建筑结构受到了不同程度腐蚀。而在结构加固方面，碳纤维拥有显著优势。为更好的实现人们对建筑结构关于安全性能和稳定性能的要求，碳纤维加固技术被应用在其中。碳纤维加固是一种利用建筑加固的相对成熟的新技术。基于这样的情况，文章以碳纤维加固为研究对象，碳纤维织物的主要优势有：用途范围广、抗老化、耐腐蚀、重量轻、效率高等，论述碳纤维加固在多种混凝土受力构件中的应用实践，结合具体的作业流程分析相关的步骤和工艺流程。
        关键词：建筑结构；碳纤维；加固改造
        导言
        建筑行业在国民经济发展中始终有着重要的价值和意义，除新建工程外，在大范围开展旧城改造的背景下，对已有的建筑进行维修改造的规模不断扩大，以往的加固技术很难满足当下工程加固的高质量要求。面对各种类型的建筑，加固改造有着比较大的难度，为保证加固效果，还要引入一些新型的结构加固技术。碳纤维由含碳量超 90%的无机高分子纤维构成，具有质量轻和强度高等特点，能够用于代替钢筋进行补强加固。碳纤维加固技术与传统技术相比，碳纤维能够在常温状态下把环氧树脂胶和建筑结构紧密连接起来，实现很好的加固效果。强化碳纤维在建筑结构加固工程中的应用研究，实现推动工程加固技术的发展。
        1.碳纤维用于建筑结构加固的原理
        在对建筑结构进行加固的时候，采用碳纤维可以对多种混凝土受力构件进行加固。将碳纤维直接粘贴在构件上，使其发挥约束性的作用，协同对抗外界作用，形成整体受力结构，提升材料的耐压能力，延缓构件发生破坏的时间，以此实现增强结构抗震性的目标。对抗弯构件实施加固，代替传统钢筋材料可以使构件在小应力条件下部发生开裂问题，当应力增大的时候可以使构件表现出强度高的特征，使整体的抗弯能力得以提升。在对抗剪构件实施加固作业的时候，多次的剪切作用力能够使碳纤维发挥箍筋功能，防止材料在短时间内遭到损坏。从碳纤维应用原理上看，通过选取适宜的黏结材料，能够使碳纤维和混凝土组合受力作用得以充分发挥，进而实现构件加固的补强需求。当应变条件相同的时候，碳纤维混凝土材料能够承受的最大应力也有大幅的提升。由此，对碳纤维进行应用可以使材料有更好的裂纹密度，在遭受外界冲击的时候能够防止构件崩溃，从而使结构韧性得到增强。
        2.在建筑物结构的加固和改造中应用碳纤维的主要优势
        相比传统的加固方法而言，用碳纤维实施加固作业有着更好的效果。特别是在对老建筑进行结构加固的时候，碳纤维材料可以对老建筑的预应力空心板进行加固。使用碳纤维对建筑的结构进行增强不需要用到大型的机械设备，而且噪音不大、增益效率高等特点。具体而言，碳纤维增强的技术有以下几方面的优势：
        2.1应用范围比较广泛
        在预防工业建筑或者联排别墅抵抗地震和裂缝的时候，碳纤维不但能够代替剪切和弯曲的钢筋，而且能够对防腐结构进行加强。在用碳纤维对混凝土的表面进行增强的时候，与环氧树脂粘合剂一起应用，能够有着良好的防水性能。因环氧树脂本身就有很好的密封性能，因此，碳纤维增强方法也具有很强的密封能力。
        2.2碳纤维质地轻薄
        质地轻薄也是碳纤维的一大优势，其密度只有普通钢材的四分之一。因此，在应用碳纤维实施加固作业的时候，不需要使用那些复杂而笨重的施工机械设备，仅仅凭施工作业人员的人工操作就能实现，同时，用碳纤维加固方法也能够使加固工程的周期缩短。
        2.3碳纤维加固方法方便
        碳纤维加固方法可以进行任意的切割，根据建筑结构的实际加固要求，碳纤维切割后，增强的碳纤维材料对建筑结构的外观并没有不良影响。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆

        2.4有很好的耐腐蚀性
        碳纤维增强法具有很好的抗耐腐蚀性能。因碳纤维材料的性能比较稳定，因此不会受到室外环境的影响。能够对建筑结构进行有效扩展。
        3.碳纤维在建筑结构加固改造工程中的实践应用
        3.1碳纤维加固在多种混凝土受力构件中的应用
        碳纤维不但可以应用于混凝土方柱，同样也能用于混凝土圆柱上，使圆柱的承载力得以提升。处于荷载作用下的碳纤维加固方式，混凝土在受力之后会发生变形或压缩的情况。不过碳纤维加固方式有很好的约束效果，可以给混凝土受压构件供应一定的侧向约束力，使受压构件可以对混凝土进行约束，进而使构件的承载能力更好。在了解碳纤维加固方式的优势的情况下，为确保碳纤维和混凝土组合受力作用得到得以充分发挥，就需要选择适宜的粘接材料。由此可以看出，碳纤维加固可以满足混凝土受力构件在加固与补强方面的高需求。当用碳纤维对混凝土的受压构件进行加固的时候，把碳纤维材料缠绕在混凝土的方柱上，为保证混凝土方柱的结构更加稳定以及方柱的荷载能力更好，在进行缠绕的时候应当确保碳纤维材料是均匀的。采用碳纤维方式对混凝土正截面受弯构件进行加固的时候，通过人们在实践中进行测试，可以得到混凝土构件在用碳纤维材料进行加固之后，不仅承载能力更好，而且强度也更高。当用碳纤维实施过加固的结构的承载力达到最大的时候，混凝土正截面受弯构件产生的裂缝数量就会变少，而且裂缝在混凝土表面会分布得更加均匀。用碳纤维对混凝土斜截面的受剪构件进行加固的时候，使用碳纤维材料在对老旧建筑实施加固改造的时候，能够使混凝土结构件有着更好的抗剪能力。要想使混凝土的抗剪能力更好的另一个可行办法就是在施工的是选择合适的锚固方式和加固方式，对加固量进行合理设置。在用以往的碳纤维加固方式实施作业的时候，为使碳纤维材料的优势得以充分呈现，人们往往会使用缠绕粘贴的方式实现预期的加固强度和效果。不过，这种方式也有其局限性，其局限性主要表现在加固施工时工序比较复杂，而且所需要花费的施工周期也会更长。因此，为实现良好的加固效果，工程作业人员可以考虑应用 U型碳纤维粘贴混凝土的抗剪构件。
        3.2碳纤维加固的步骤与工艺流程分析
        碳纤维加固的的流程是这样的：在实施加固之前，要对建筑物结构表面进行基层处理，然后根据实际情况调配粘结剂，要在加固部分表面先涂抹一层底胶，之后再涂抹一层粘合剂，使表面的平滑度更好。在做继承清理工作的时候，应当把结构表面的杂质清理干净。在有残缺的地方要采取适当的方法对其进行处理，使结构的表面是平整的。倘若加固构件的表面有裂缝的情况，应当对裂缝进行填补。影响粘合剂的调配因素有施工环境的湿度和温度。在对粘合剂进行存储的时候，应避免阳光直射。在施工过程中，尽量不要使用之前的粘合剂，因为粘合剂放置一段时间以后，其性能会大幅降低。在完成加固作业的时候，要及时检查是否有翘边或者空鼓的现象。
        4.结束语
        综上所述，碳纤维材料在建筑领域内是一种新型的加固补强材料，碳纤维材料重量轻，在施工过程中不需要用到笨重的设备，而且很薄且占用的空间很小，将碳纤维材料应用在对结构进行加固中有着显著的技术优势。和以往的建筑结构加固工艺相比较，碳纤维加固对施工操作要求不高，不需要使用大型设备，仅仅人工操作就能完成。用碳纤维实施加固作业的时候，施工流程明确，步骤便捷，不会给建筑结构本身带来影响，能够使建筑结构的安全性能和稳定性能更好。 CFRP材料的价格高于其他常用材料，但已证实其优异的性能。在实际应用的过程中，碳纤维用于加强房屋建设，还应当结合建筑结构加固需求提出合理技术方案，加强对各道工序的施工管理，使工程质量得到保证。通过对 CFRP材料的研究、开发和不断了解，碳纤维将在未来的技术增强中具有广泛的应用前景，也会带来巨大的经济效益。
        参考文献：
        [1]周秦.碳纤维布加固混凝土结构技术的应用研究[D].中国地质大学（北京）,2019.
        [2]赵伟.碳纤维在建筑结构加固改造工程中的应用[J].安徽建筑,2019,26(9):76-77.
        [3]贲东生,侯振纯.碳纤维在建筑结构加固改造工程中的应用[J].建材与装饰,2019(16):11-12.
        [4]吴伟华.纤维水泥砂浆钢筋网加固法的技术经济分析[D].湖南大学,2018.
        [5]田士彬.钢筋混凝土方柱碳纤维布加固方法研究[D].哈尔滨工程大学,2017.