延安加固公司分析碳纤维复合材料如何加固混凝土结构

更新时间: 2023-07-30

  碳纤维复合材料加固混凝土结构的研究在实际工程中，用于加固的碳纤维材料主要是碳纤维布。CFRP加固技术在混凝土结构中的应用已经成熟，主要集中在以下几个方面。

  1碳纤维布对构件抗剪强度的贡献与箍筋的作用相似，箍筋与混凝土共同承受剪力。此外，碳纤维布对核心混凝土具有约束作用，并能承受拉应力，防止主筋的过早屈服，抑制剪切裂缝的出现和发展。因此，CFRP可以明显提高钢筋混凝土构件的抗剪承载力，提高构件的变形能力。影响碳纤维布抗剪加固效果的主要因素包括碳纤维布的材料性能、碳纤维布的宽度和层数、粘结剂的质量、粘结质量、剪切跨比、配筋前构件的受力情况、锚固方式等[2,3]。

  2增强CFRP的抗弯承载力由于CFRP具有较高的抗拉强度，可将CFRP粘贴在构件的受拉表面，使构件与混凝土共同承受拉应力，从而提高构件的抗弯承载力，达到加固的目的。粘贴CFRP后，受弯构件的抗弯承载力显著提高，裂缝的发展得到有效抑制，构件的变形能力和延性

  [4]显著提高。影响弯曲加固效果的主要因素包括碳纤维增强塑料的材料特性,碳纤维增强塑料的宽度和层数,粘合剂的质量,质量的附着力,组件的装载情况强化之前,纵向钢筋的比率,组件的断面尺寸4、5。

  3提高碳纤维布的抗震能力可以抑制构件的开裂，提高构件的刚度和抗变形能力，当需要提高构件的抗震能力时，还可以使用碳纤维布进行加强增韧。特别是对于钢筋混凝土梁柱节点和受轴力作用的钢筋混凝土柱，往往需要进行构件的抗震设计。将CFRP粘贴在梁柱节点上或缠绕在钢筋混凝土柱上，可显著提高结构中混凝土构件的延性，增加耗能能力，并具有良好的抗震加固效果[6]。此时，应考虑轴压比、碳纤维布用量、箍筋比、长度比等因素对碳纤维布加固构件变形能力和抗震性能的影响。4为提高动荷载或重复荷载构件的抗疲劳性能，设计要求其具有足够的抗疲劳性能、抗疲劳尺寸及其截面尺寸、配筋率、纵向配筋类型和荷载水平。钢筋混凝土梁和预应力钢筋混凝土梁采用CFRP加固，经过200万次反复加载后，加固构件的强度和刚度不会降低，也不会发生[7]剥落和脆性断裂现象。如果采用预应力碳纤维布加固，构件中纵向钢筋的应力幅值降低，疲劳破坏的可能性降低。而CFRP在高应力状态下具有良好的抗疲劳性能。其综合效应使加固构件的疲劳寿命大大提高，疲劳变形量也有所增加所减小，构件的疲劳抗裂性能得到较大提高，从而延长构件的使用寿命。　　4. 结 论　　碳纤维复合材料的耐久性好，抵抗酸、碱腐蚀的能力强，对原结构的影响较小，施工方便，具有其他加固手段所不具备的优点。用碳纤维复合材料进行混凝土结构的加固，可以有效的提高混凝土结构的承载能力，改善结构的变形性能，增强结构的抗震能力，提高结构的抗疲劳性能，综合加固效果显著。但是，碳纤维复合材料加固混凝土结构技术仍存在一些不足之处。　　1碳纤维是一种线弹性脆性材料，只有当构件发生较大变形时，才能充分发挥其高强高弹模的性能。而混凝土结构对变形有比较严格的控制，在一定程度上限制了碳纤维复合材料能力的发挥。　　2碳纤维布加固混凝土结构后，容易发生粘贴剥离破坏，使加固后混凝土结构呈现明显的脆性破坏形态，对结构的可靠度水平有所影响。　　3目前对碳纤维复合材料加固混凝土结构在长期荷载、冲击荷载作用下受力性能的研究较少，在类似方面应用时应有专门研究。　　4对于碳纤维材料加固混凝土梁、柱的抗剪及抗弯加固机理和计算方法已有了成熟的研究和应用成果，但对碳纤维材料加固剪力墙等方面的研究理论还较缺乏。　　5进行碳纤维复合材料加固时，采用建筑结构胶作为碳纤维复合材料和混凝土结构的粘结剂，该粘结剂对温度比较敏感，使加固构件的受力性能受温度的影响较大，应进一步加强该方面的研究工作。　　总之，碳纤维材料加固技术具有与其它传统加固方法无法比拟的优越性及良好的经济效益、社会效益和环境效益，随着碳纤维材料成本的降低及国内外研究的不断深入，该项技术在混凝土结构加固领域中的应用会越来越广泛，具有广阔的发展前景。

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