1、碳纤维(CFRP)复合材料加固砼结构技术及施工要点
1 纤维(FRP)加固方法的优点
(1)比强度高(强度与表观密度之比)。即材料的抗拉强度很高,且自重小。碳纤维(CFRP)一般可达到普通钢材抗拉强度的10倍以上。
(2)比刚度高(弹性模量与密度之比)。高弹模碳纤维弹性模量可达钢材的2-3倍。玻璃纤维(GFRP)弹性模量相对较低,一般是钢材的1/5左右。
(3)抗腐蚀性能和耐久性好。特别是芳纶纤维(AFRP)——常用于防弹衣、防火衣、钢盔等,以及光纤补强、轮胎和橡胶补强等,当砼用芳纶片材包裹后,它可提供永久的防护,并作为碳化的屏障,特别适用于不能经常检查的地方。
(4)抗疲劳能力强。如CFRP在纤维方向受拉伸荷载的蠕变性能优于“低松弛”钢。
(5)较高的电阻和较低的磁感应。芳纶(KF)是电绝缘体,可用于接近高压线或电信设施的地方,碳纤维(CFRP)有导电性。
(6)结构外观和尺寸不会出现明显变化。
(7)施工过程简便。
(8)维修费用低,不易被腐蚀。
2、碳纤维(CFRP)加固方法的应用
(1)在被加固构件的受拉区域,外贴碳纤维布的加固方法。
(2)预张拉碳纤维片材后再粘贴于砼表面的加固方法。
(3)对钢结构进行防腐蚀、防老化的维护加固。
(4)对隧道、涵洞等曲线截面的加固。
(5)对砌体进行抗弯加固和裂缝修补。
3、碳纤维(CFRP)加固设计计算
(1)受弯构件正截面抗弯承载力计算。
1)界限破坏
2)砼压碎破坏
3)纤维材料拉断破坏
(2)受弯构件斜截面抗剪承载力计算。
4、纤维加固的构造要求
(1)控制外贴纤维加固构件承载力提高的幅度不大于40%;
(2)加固后在荷载短期效应组合下钢筋的拉应力不宜超过纲纪抗拉强度设计值;
(3)一般适用于温度不超过60度,砼强度等级不低于C15,承受静力作用的一般受弯构件;
(4)纤维材料及配套粘结剂符合有关标准的规定。FP-NS——底涂材料;FE-Z,PE-B——整平材料;FR-E3P——粘贴材料。
(5)对受弯构件受弯进行加固时,纤维材料宜伸入受压区锚固,在端部锚固区和集中荷载作用的两侧设置U型箍或横向压条等附加锚固措施。
(6)对受弯构件受剪进行加固时,宜在纤维板上端或上下端粘贴纵向纤维板压条。