碳纖維加固在各大領(lǐng)域中的應用
- 發(fā)布時(shí)間:2023-04-22 22:28:16
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碳纖維的加固應用
到目前為止,碳纖維片材在混凝土結構受彎構件的受彎加固、受剪加固和柱的抗震加固中研究和應用最多,相應計算理論也較為成熟。在受彎加固時(shí),應使碳纖維的纖維方向與受拉區的拉應力方向一致,在受剪加固時(shí),應使碳纖維的纖維方向與混凝土中主拉應力方向一致,但為了施工方便,可采用纖維方向與構件縱軸垂直的方法進(jìn)行加固,抗震加固時(shí),應使碳纖維布封閉纏繞在柱上,可以較好地提高抗震性能,除此以外,碳纖維也可沿構件軸向粘貼用于受拉構件的加固、沿環(huán)向粘貼用于軸心受壓構件的加固,在受彎加固時(shí),也可采用對碳纖維施加預應力的方法以提高加固效果,碳纖維也可用于剪力墻,以及殼體、筒倉、煙囪等特種結構的加固,這些加固方法經(jīng)研究表明是有效的。
土木工程中的應用
將短切碳纖維加入新混凝土中,制成碳纖維混凝土用于新結構已有一定的工程應用,將碳纖維長(cháng)絲制成棒材,在新混凝土中代替鋼筋用于新建結構,主要用于海洋工程結構及需電磁波透過(guò)的工程結構,將碳纖維加工成束狀或繩狀,用于大型土木工程的拉索或懸索結構,該方面應用在錨具連接上尚未能很好地解決,仍有一定的應用。在新建結構中與混凝土一起做成預制混凝土板或大跨梁、架等,具有強度高,質(zhì)量輕和耐腐蝕及耐久性等優(yōu)點(diǎn),已有部分工程應用,應用于各種公路路面工程中,可以極大地提高公路的質(zhì)量及耐久性,已有較多的工程實(shí)例,將碳纖維做成布織物或織物,用于結構加固修補,有大量的工程應用,其技術(shù)已基本成熟。
國內應用
碳纖維加固修補混凝土結構技術(shù)在我國起步較晚,但最近幾年系統的對碳纖維用于加固修補混凝土結構技術(shù)的研究也呈現不斷發(fā)展的趨勢,最初僅有國家工業(yè)建筑診斷與工程技術(shù)研究中心一個(gè)單位,相繼有清華大學(xué)、同濟大學(xué)、天津大學(xué)、東南大學(xué)、大連理工大學(xué)等十余家高等學(xué)校和科研設計單位嘗試地進(jìn)行過(guò)國產(chǎn)和進(jìn)口碳纖維織物加固混凝土構件主要包括板、梁、柱等的模型實(shí)驗、加固施工工藝及加固性能評價(jià)等方面的研究,已經(jīng)取得了實(shí)質(zhì)性成果,并在工業(yè)與民用建筑、橋梁與隧道以及公路工程中得到具體的應用,收到了良好的效果,現在部分單位著(zhù)手從事纖維增強材料加固混凝土結構規范的研究。該課題已列入建設部研究開(kāi)發(fā)課題及國家科技部“九五”重點(diǎn)攻關(guān)課題。目前這項工作還處于剛剛起步階段。自1997年5月,國家工程中心已制作了一些試件,分為20余個(gè)工況,取得了構件抗彎、抗剪和抗壓等一些有價(jià)值的實(shí)驗數據,進(jìn)行了多項工程的試點(diǎn),相信碳纖維增強材料在國內將有廣闊的發(fā)展前景。
目前國內的PAN基碳纖維強度一般在2000~3000Mpa 之間,彈性模量在2.1x105Mpa左右,其性能基本滿(mǎn)足加固要求,碳纖維加固修復混凝土結構技術(shù)研究開(kāi)發(fā)成功后,將會(huì )給土木建筑領(lǐng)域加固改造技術(shù)帶來(lái)重大變革,采用碳纖維加固修復混凝土結構技術(shù)將比以往從傳統的技術(shù)更優(yōu)越、更有效率和更方便經(jīng)濟,可以解決傳統的加固方法不能解決的技術(shù)問(wèn)題,具有重大的經(jīng)濟和社會(huì )效益。碳纖維加固修復混凝土結構技術(shù)研究開(kāi)發(fā)成功,將為碳纖維材料及其它高性能纖維材料應用于建筑業(yè)打下深厚的基礎。