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碳纤维材料具有优良的力学性能,其抗拉强度约为普通钢材的10倍,碳纤维材料织成碳纤维布后,其中的各碳纤维丝很难完全共同工作,在承受较低的荷载时,一部分应力水平较高的碳纤维丝首先达到其抗拉强度并退出工作状态,以此类推,各碳纤维丝逐渐断裂,直至整体破坏。而使用粘结剂后,各碳纤维丝能很好地共同工作,大大提高碳纤维布的抗拉强度,故碳纤维加固首先必须使碳纤维布中的碳纤维丝能共同工作,因此粘结剂对碳纤维布的加固起着关键的作用,它既要确保各碳纤维丝共同工作,同时又确保碳纤维布与结构共同工作,从而达到补强、加固的目的。 值得注意的是,使用碳纤维进行加固时,具体粘贴层数要通过计算确定,考虑到各层的共同工作系数,抗疲劳的能力和避免脆性破坏,从受力性能角度而言,单层优于多层,窄幅优于宽幅;必要时纵向可以搭接,搭接长度不能少于100mm,而且要保证碳纤维端部有可靠的锚固,除计算要求外,还应有必要的构造措施。
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碳纤维加固,只要设计合理,与一般的粘贴钢板法比较费用差不多,但碳纤维加固法施工便捷,工效高,没有湿作业,不需现场固定设施,施工占用场地少,在施工工期、施工条件方面具有明显的优势。碳纤维加固法加固效果好,高强高效,适用面广,质量易保证,耐腐蚀及耐久性能。采用碳纤维加固修补后,基本不增加原结构自重及原构件尺寸。
碳纤维加固具有轻质、高强、抗腐蚀、耐老化、耐久性好、物理性能稳定等诸多优点。其抗拉强度是同等截面钢材的7-10倍。用碳纤维加固材料修复补强混凝土结构是近来发展而成的新型工法,与混凝土结构形成一体共同工作,利用碳纤维材料卓越的抗拉强度达到的增强构件承载能力及刚度的目的。这项技术具有施工简便快捷、安全可靠、耐久性好,能适应各种复杂的结构外形,不影响原结构的外观等诸多优点。已在混凝土结构抗震修复加固补强工程中得到广泛的应用。
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