碳纤维加固技术
碳纤维加固是近年来美日等国家所研发的应用在土木工程中的新型补强技术。该方法采用同一方向排列的碳纤维织物,在常温下用环氧树脂胶粘贴于混凝土结构表面,利用其紧密粘着混凝土表面,使二者作为一个新的整体,共同受力,是一种非常简单且优良的加固补强方法,与传统的粘钢加固不同,碳纤维加固在不增加结构物的荷重的前提下达到高效加固的目的。
简介 纤维类材料(碳纤维布、碳纤维板、)加固修复混凝土结构技术是采用配套粘结树脂将碳纤维布粘贴于混凝土表面,起到结构补强和抗震加固的作用。广泛适用于建筑梁、板、柱、墙等的加固,以及桥梁、隧道、烟囱、筒仓等其它土木工程的加固补强。
特点 高强高效,碳纤维片的抗拉强度高于普通钢10~15倍,弹性模量与钢接近; 具有良好的耐久性胡耐酸碱盐各类化学介质的腐蚀,不需定期维护; 良好的耐热和耐寒性长期在-54℃至83℃条件下使用,强度不发生变化; 抗紫外线及核辐射,碳纤维片的强度和粘着性在50年时间内不发生劣化,在核辐射实验室中可经受20年; 施工简便,不受形状限制,易贴附,施工质量易保证; 具有良好的耐水性,在70℃条件下,浸渍3天,抗拉强度不降低; 符合环保要求; 成为国际上建筑物结构补强加固新趋势。
适用范围 广泛适用于梁、板、柱等构件及曲面、节点的结构补强及抗震加固; 钢筋混凝土构件的裂缝加固; 满足结构承受动静载荷的需求,如桥梁桥墩、立交横梁、桥板、桥面; 构件的抗弯、抗剪、抗压加固,结构体系的抗震及砌体结构的加固。
碳纤维加固使用材料特点:
碳纤维与传统的加大混凝土截面或粘钢混凝土补强相比,具有节省空间,施工简便,不需要现场固定设施,施工质量易保证,基本不增加结构尺寸及自重,耐腐蚀、耐久性能好等特点。另外,采用该工法,可大大提高建筑物的使用寿命,降低加固成本。因此,碳素纤维作为划时代的补强材料,而备受青睐和关注。
(1)碳纤维布抗拉强度高,是同等截面钢材的7-10倍。
(2)碳纤维布重量轻,密度只有普通钢材的1/4。
(3)碳纤维布耐久性好,可阻抗化学腐蚀和恶劣环境、气候变化的破坏。
(4)碳纤维布施工方便快捷、省力节时、施工质量易于保证。
(5)碳纤维布适用范围广,混凝土构件、钢结构、木结构均可进行加固。可大幅度提高构件的承载能力、抗震性能和耐久性能。
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特点
1、碳纤维片材轻质高强:其抗拉强度比普通钢材高8~10倍,将它用粘结树脂与结构粘贴后形成一体,能可靠地与钢筋混凝土共同工作,有优异的补强效果,而结构自重的增加几乎可以忽略。
2、抗腐蚀:碳纤维能有效地防护构件的混凝土和钢筋免职受酸、碱、盐、水等介质的腐蚀。
3、耐老化:碳纤维与胶结构本身及经其补强的构件可以长期承受紫外线、核幅射;长期在-54~80℃下使用,强度不会降低;经加速暴露老化试验验证可历时40年性能不变;且在表面涂装后,耐用性更加突出。
4、保持结构原状,外形美观:碳纤维片材便于随构件原形贴附,基本不改变构件断面尺寸,贴片后表面可以涂刷、粘贴饰面材料、防火材料。
5、施工简便、快捷:采用传统的加固补强方法,如包混凝土法、粘钢法,均需进行大量剔凿、植筋、焊接、浇混凝土作业,碳纤维片材施工却不需要。因此,它对施工空间要求很低,便于狭窄空间作业,施工快捷,对生产、使用的干扰很小。
建筑加固的步骤
对于民用建筑的加固,主要应遵循以下步骤:第一就是要收集资料。要了解加固项目的现状,包括设计图纸、竣工资料、使用环境、使用维护资料等;然后要准备加固改造的内容,如使用功能和条件等;再次,就是进行现场调查和测试。在施工现场收集需要改造加固的民用建筑的建筑结构资料和材料资料;第四,根据项目的要求和实际情况对加固工艺进行结构验算分析,并进行相应的模型试验,对加固改造方案进行最后的验证;最后,因为加固改项目一般是由具备相应资质的单位来施工完成,在这个期间,监理单位和设计单位应严格审查施工方案,并配合相关质检部门做好质检工作。
随着我国当代建筑行业的发展,以及土地资源的有限,我国对于民用建筑的加固改造工程也日益增加,我公司就基于结构设计的民用建筑的加固经过实践操作进行了探讨.公司有专业机械设备和操作熟练的技术工人.承接建筑加固改造工程:粘钢加固,碳纤维加固,植筋加固,桥梁加固,烟囱加固改学校加固,医院加固.!
民用建筑作为一种特殊商品,要被使用很久并且保存下去。随着社会的发展,人们对建筑物的需求也在变化。所以,目前民用建筑里的加固改造项目也在逐年增多。例如一些项目是使用功能上的变化,一些项目是因为使用年限已到需要或存在质量隐患的加固改造,还有一些项目则是根据需要改变其外部装修来满足业主们的新要求以及城市规划等。所以,基于结构设计的民用建筑的加固改造具有很重要的现实意
三、建筑加固原则
对于建筑的加固,总体上应遵循先整体后局部,也就是说,应尤其遵循下面两个原则:
1、总体效应原则
为了使民用建筑设施更为牢固,对其进行必要的维护是十分有效的。在维护中,实施单位不仅要按照当事人的要求对建筑进行维护,还要从自身的专业方面对维护后的建筑的牢固程度进行检测,提高维护的有效性,并且要保证维护后建筑的稳定性。所以,实施单位在制定建筑维护以前要全面整理建筑材料与结构等信息,对建筑进行一些必要的力学模拟并分析检测建筑的承受情况,以便有针对性地对建筑进行加固维护,并提出适当的加固工艺,来提高建筑的总体牢固水平。目前,对民用建筑物的改造检测依据和标准主要有:《多层砖房结构加层技术规范》、《混凝土结构设计规范》、《建筑结构荷载规范》、《钢结构设计规范》、《砌体结构设计规范》、《混凝土结构加固技术规程》、《钢结构加固技术规程》等。
2、承载力验算原则
承载力验算是很必要的,因为在民用建筑的改造和加固中,由于是旧建筑,要仔细考虑承载物的老化、腐锈、缺陷等一些实际情况,要根据这些情况来进行验算来确定承载物的结构尺寸和受力状况是否满足要求。在具体的验算之中,除了要仔细考虑实际承载结构的物理变形、表面损伤及内部损伤和温度、位置移动、湿度等带来的附加效用,还要考虑待加固改造的民用建筑与即将进行施工的加固改造部分协同受力程度,以及承载物在加固改造施工作业时的加固部分的应力滞后特点和真实受力程度,并且要对加固的承载结构的材料强度进行重新检验,然后根据实际情况分析,对其进行数据上的折减。
四、建筑加固的几种方法
为确保民用建筑的稳固性,对于年久失修的建筑进行加固改造的施工方法有很多,以下为大家介绍几种典型的方法。
1、基础加固方法
民用建筑的基础加固比较复杂,建筑经过几年的自然沉降已达到了相对稳定,而在这时进行加固的时候,肯定会造成原有基础附近土壤松动,并影响新的加固基础的稳定状态。基础加固一般分两个方面,一是在原有基础上增大原基础的横截面积从而达到接层以后的抗压力,这种加固一般适用独立型建筑的基础加固。另外就是在原基础的旁边增加基础,通过构件的相互转换将承载力传到各个基础上,以此来分担原有建筑的荷载。一般的桩基础就采用这种加固方式。
在对民用建筑的基础加固过程中,应尽量避免对原建筑的基础破坏,由于原基础仍然要受到原建筑的承载压力,也要根据现场的实际情况对结构主体产生容易滑动和破坏的地方采取临时加固措施。在进行加固过程的结构设计时,应考虑接层以后的新基础沉降是否会对建筑主体产生影响,并建议基础加固时采用减小沉降的相关处理方法,可以在地基的局部应用压实、换土等办法来达到降低沉降的目的。
2、原有构件的加固方法
民用建筑的加固结构框架的部位大多是指梁、柱。柱若不符合承载力要求,主要是由于柱的轴压比不符合要求,也就是混凝土的标号或横截面面积不符合标准要求。在建筑的加固过程中主要是对改变柱的截面积来实现。一般来说,有两种方法,一种是在原有钢筋混凝土的外表面加用钢结构来进行加固,从而分担原来钢筋混凝土结构的上部压力。另一种是通过在原来混凝土上面再包裹一层混凝土,使其成为一个整体,从而实现增加柱的面积来实现目的。一般加固使用的梁不满足承载力要求,是由于梁的下部钢筋不能满足荷载作用要求。并且在加固过程中梁和柱的加固方法类似,都是在原有混凝土的表面增大混凝土的截面积从而来增大荷载承受能力。加固过程也可运用钢结构对梁进行加固,增强其抗剪抗弯能力。在加固改造过程中对墙体承载力与抗震构造而进行加固的一般采用砖混结构加固,砖混结构墙体的质量直接影响到整个建筑的抗震功能。
3、混凝土结构的加固
(1)增大截面积的方法。其特点是:还是采用原结构材料来加大构件截面从而来提高承载力。使用范围:梁、板、柱、墙等构件。
(2)绕丝法。其特点是:在混凝土构件的四周包上钢丝然后与混凝土一起工作,从而提高承载力。使用范围:适用于需对受压构件施加横向约束力的场合和混凝土构件斜截面承载力不足的加固。
(3)增设支点法。其特点是:增加某支点来减少构件的变形和计算长度来提高承载力。有弹性支点和刚性支点。使用范围:适用于净空不限的梁、板等。
(4)预应力加固。其特点是:采用预应力的撑杆或钢拉杆对原结构进行加固,使原来结构承受的荷载一部分转移给加固结构。使用范围:有效提高承载力、抗裂性、刚度。一般适用于梁、屋架等。不适用于混凝土收缩徐变大和温度高于60℃的环境的结构。
(5)粘钢板法。其特点是:在混凝土的表面粘贴钢板以提高承载力。使用范围:适用受拉、受弯构件。不适用温度高于60℃的环境,当有腐蚀性介质时还需有可靠的防护措施。
(6)碳纤维织物加固法。其特点是:在混凝土的表面粘贴碳纤维织物来提高承载力。除具有粘贴钢板相似的优点外,还具有耐潮湿、耐腐蚀、几乎没有增加结构自重、维护费用较低、耐用等优点,但是这需要作专门的防火处理。
(7)外包钢加固法。其特点是:在混凝土构件的四周包上型钢来使它与混凝土一起共同工作,从而来提高承载力。其做法有湿式和干式两种方法。使用范围是:构件需要大幅度提高其承载力或者其截面增大受限制。