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1、 葫芦岛碳纤维加固（本文由 鼎峰加固 整理）前言由于暴露在恶劣的环境条件下钢筋的锈蚀、地震荷载以及交通量(即使用荷载) 的增大,许多钢筋混凝土结构变得不堪重负。碳纤维增强聚合物(CFRP) 条带可提高这些结构物的刚度、强度和耐久性。与普通的材料相比,碳纤维增强聚合物条带具有较高的强度和刚度,较小的徐变,其耐久性和抗疲劳强度也很高。然而这些性能都取决于把碳纤维增强聚合物条带粘结在混凝土表面的粘结强度,以及混凝土与条带间的面积应力大小,其控制着层间破坏开始的时间。临界的破坏模式,例如条带从混凝土面上离层(由于混凝土与粘结界面的破坏) ,和剪切 2 拉伸破坏(混凝土保护层的剥离) ,将限制用碳纤维增
2、强聚合物条带加固结构性能的提高。另外,这些结构在设计中要求用较高的安全系数。把潜在的破坏减少到最低限度,即最大限度地发挥碳纤维增强聚合物条带的性能,达到一种强度高、延性好和耐久的结构体系。解决破坏问题的一个办法,就是用一种有效的机械内锁锚固体系,把碳纤维增强聚合物条带粘结在混凝土表面上。其方法就是在梁的顶面、垂直于梁的长度方向切出中距 150mm、深 6mm 的槽,然后在槽中填满环氧聚脂粘结剂。切出这些槽的目的就是在碳纤维增强聚合物条带与混凝土之间提供较好的内锁机理。为了在梁的两端制造一种较强的表面,用以更好地粘结条带,用碳纤维增强聚合物卷材包住梁头。试验证明,切槽和卷材有助于碳纤维增强聚合物
3、条带在梁破坏前发展较大的应变。一、过去的研究国外的许多研究人员都曾谈到过用外部粘结碳纤维增强聚合物条带和卷材,在梁的正弯矩区加固早期破坏的钢筋混凝土梁。使用加固技术主要是研究提高抗弯构件的承载能力和轴向受力构件的约束。马列克(Malek) 等人进行了一项试验,研究用纤维增强聚合物 (FRP) 卷材加固的钢筋混凝土梁,对其破坏荷载的计算。试验表明,在加固梁的纵向钢筋和纤维增强聚合物卷材之间,由于卷材端部的应力集中和弯曲裂缝,使混凝土受到局部破坏。查捷斯(Chajes) 等人也进行了试验,研究复合板与混凝土之间的粘结性能。其研究了混凝土的表面准备、粘结剂的种类和混凝土强度对总体粘结强度的影响。多茨
4、贝奇(Dortzbach) 用碳纤维增强聚合物条带修补一座复合 2 钢结构停车库时,在负弯矩区进行加固。最近格雷斯( Grace)等人用纤维增强聚合物薄板,在一根连续梁的正、负弯矩区进行了加固。所有这些研究都是在梁的正、负弯矩区进行加固的,并未用内锁 2 锚固法来提高加固体系的性能和效率。本文之目的就是介结用碳纤维增强聚合物条带来提高梁的承载能力和刚度,对于用或不用上述的机械内锁 2 锚固体系对梁的性能的影响作出评价。二、试验情况试验采用了西加(Sika) 公司生产的西加杜(SikaDur)环氧树脂,西加拉普(SikaWrap) 织物板和卡朋杜(Corbo2Dur) 碳纤维增强聚合物条带。表
5、1 所列为这些材料的力学性能。为了评价这种体系的有效性,试验了 3 根钢筋混凝土梁:1 控制梁(无任何加固措施的 ) ;2 用 3 条碳纤维增强聚合物条带粘结在试梁的顶面(梁 3) ;3 用本文提出的机械 2 锚固体系,在梁的两端粘贴织物板,在梁上切槽,并在梁的顶面粘结碳纤维增强聚合物条带(梁 3/ 织物包覆) 。这 3 根梁都配有数量充足的箍筋,以免过早地发生剪切破坏。分别为试梁的断面和试验的布置情况。每根矩形梁均为 8230mm 长、457mm 高和 254mm 宽。采用 1 台液压传动装置, 在悬臂部分距自由端 915mm 处施加一个集中荷载 。支座之间的中心距为 5486mm ,而梁的
6、悬臂部分长度为 2744mm。每根梁均装有许多传感器,用于测量应变、挠度和反力。试梁是在美国密执安州的南菲尔德市(Southfield) 劳伦斯技术大学的结构试验中心整体浇筑的,混凝土拌合物的 7d 抗压强度为 28MPa。采用 1 台手提式混凝土振捣器消除混凝土中的气泡后,所有的试梁和混凝土圆柱体(用于强度试验的) 都养护 5d。梁的钢筋骨架是直径 25mm 的主筋和85%时，如无有效措施不得施工。为防止碳纤维受损，在碳纤维材料运输、储存、裁切和粘贴过程中。应用钢直尺与壁纸刀按规定尺寸切断碳纤维材料，每段长度一般以不超过 6m 为宜。为防止材料在保管过程中损坏，材料的裁切数量应按当天的用量裁
7、切为准。碳纤维纵向接头必须搭接 20cm 以上。该部位应多涂树脂，碳纤维横向不需要搭接。其施工工艺要点如下：（1） 粘贴树脂的主剂、固化催促剂和固化剂应按规定的比例称量准确，装入容器，用搅拌器搅拌均匀。一次调和量应以在可使用时间内用完为准。（2） 粘贴时，在碳纤维和树脂之间尽量不要有空气。可用罗拉（专用工具）沿着纤维方向在碳纤维材料上滚压多次，使树脂渗浸入碳纤维中。6 养护粘贴碳纤维材料后，需自然养护 1-2 小时达到初期固化，应保证固化期间不受外界干扰和碰撞。7 涂装若加固补强构件需要防火时， 可在树脂固化后涂刷耐火涂层。涂装应在树脂初期固化后进行，并应遵守所用涂料的相关标准和施工规定。四、结论根据上述试验结果,说明用机械内锁 2 锚固体系能提高碳纤维增强聚合物条带加固钢筋混凝土梁的性能,其结论如下:1 防止临界破坏模式,例如碳纤维增强聚合物条带与混凝土界面上的早期离层和混凝土保护层的剥离;2 梁的整体强度提高 6 %左右 ,但是梁的刚度并无明显增大。3 更好地发挥了碳纤维增强聚合物条带的强度,在破坏荷载时提供了高出 1111 %的应力。
