巖土師基礎(chǔ)知識:碳纖維加固技術(shù)在改造工程中的應(yīng)用

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碳纖維布加固修補(bǔ)結(jié)構(gòu)技術(shù)是一種新型的結(jié)構(gòu)加固技術(shù),它是利用樹脂類粘結(jié)材料將碳纖維布粘貼于混凝土表面,以達(dá)到對結(jié)構(gòu)及構(gòu)件加固補(bǔ)強(qiáng)的目的。碳纖維材料(CFRP)用于混凝土結(jié)構(gòu)加固修補(bǔ)的研究始于80年代美、日等發(fā)達(dá)國家,我國起步很晚,近年來發(fā)展十分迅速,在航空、航天、汽車、環(huán)境工程、化工、能源、交通、建筑、電子、運(yùn)動器材等眾多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。
    采用碳纖維布加固具有以下幾個優(yōu)點(diǎn):1、抗拉強(qiáng)度高,是普通鋼材的10倍;2、加固后能大大提高結(jié)構(gòu)的耐腐蝕性及耐久性;3、自重輕(約200g/m2),密度只有普通鋼材的1/4;基本不增加結(jié)構(gòu)自重及截面尺寸;柔性好,易于裁剪,適用范圍廣,適合任何形狀;4、施工簡便(不需大型施工機(jī)構(gòu)及周轉(zhuǎn)材料),沒有濕作業(yè),易于操作,經(jīng)濟(jì)性好;5、適用范圍廣,施工工期短。
    1、工程概況
    四平市站前住宅樓,建造于90年代初,底部框架剪力墻結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu),底部2層框架,上部4層住宅。原設(shè)計(jì)1,2層為餐廳(活荷載為2.5KN/ m2),廚房(活荷載為4.0KN/ m2)設(shè)在一層。現(xiàn)計(jì)劃重新裝修開設(shè)肯德雞連鎖店,將廚房移到2層,原1層廚房位置設(shè)售餐臺。由于功能改變導(dǎo)致荷載增大,原2層局部梁將不能滿足設(shè)計(jì)要求,需要加固。經(jīng)過方案論證和經(jīng)濟(jì)技術(shù)可行性比較,決定采用碳纖維復(fù)合材料進(jìn)行加固。
    2、材料特性
    ⑴本工程使用德國進(jìn)口的碳纖維布(C200),其主要性能指標(biāo)見表1:
    表1:碳纖維布主要性能指標(biāo)
    型號
     單位面積質(zhì)量
    (g/cm-2)
     設(shè)計(jì)厚度
    mm
    抗拉強(qiáng)度
    fcf (Mpa)
     彈性模量
    Ecf (Mpa)
    UDO200
     200
     0.111
     4900
     2.3×105  
    ⑵粘貼用樹脂采用國產(chǎn)JGN型建筑結(jié)構(gòu)膠,其主要性能指標(biāo)見表2:
    表2:配套膠主要性能指標(biāo)
    種類
     拉伸強(qiáng)度
    MPa
     壓縮強(qiáng)度
    MPa
     剪切強(qiáng)度
    Mpa
     適用溫度 ℃
    可使用時間
    min
    基底樹脂
    (JGN-E)
     -
     -
     -
     0~38
     15~30
    修補(bǔ)樹脂
    (LGN-F)
     >28
     >50
     >18
     0~38
     >40
    粘結(jié)樹脂
    (JGN-D)
     >28
     >50
     >18
     0~38
     >60