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碳纖維加固在各大領(lǐng)域中的應(yīng)用

  • 發(fā)布時(shí)間:2023-04-22 22:28:16
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 碳纖維的加固應(yīng)用

  到目前為止,碳纖維片材在混凝土結(jié)構(gòu)受彎構(gòu)件的受彎加固、受剪加固和柱的抗震加固中研究和應(yīng)用最多,相應(yīng)計(jì)算理論也較為成熟。在受彎加固時(shí),應(yīng)使碳纖維的纖維方向與受拉區(qū)的拉應(yīng)力方向一致,在受剪加固時(shí),應(yīng)使碳纖維的纖維方向與混凝土中主拉應(yīng)力方向一致,但為了施工方便,可采用纖維方向與構(gòu)件縱軸垂直的方法進(jìn)行加固,抗震加固時(shí),應(yīng)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(gòu)件軸向粘貼用于受拉構(gòu)件的加固、沿環(huán)向粘貼用于軸心受壓構(gòu)件的加固,在受彎加固時(shí),也可采用對(duì)碳纖維施加預(yù)應(yīng)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(cāng)、煙囪等特種結(jié)構(gòu)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(yīng)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(jié)構(gòu)已有一定的工程應(yīng)用,將碳纖維長(zhǎng)絲制成棒材,在新混凝土中代替鋼筋用于新建結(jié)構(gòu),主要用于海洋工程結(jié)構(gòu)及需電磁波透過(guò)的工程結(jié)構(gòu),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(jié)構(gòu),該方面應(yīng)用在錨具連接上尚未能很好地解決,仍有一定的應(yīng)用。在新建結(jié)構(gòu)中與混凝土一起做成預(yù)制混凝土板或大跨梁、架等,具有強(qiáng)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(yīng)用,應(yīng)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(jié)構(gòu)加固修補(bǔ),有大量的工程應(yīng)用,其技術(shù)已基本成熟。

  國(guó)內(nèi)應(yīng)用

  碳纖維加固修補(bǔ)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)在我國(guó)起步較晚,但最近幾年系統(tǒng)的對(duì)碳纖維用于加固修補(bǔ)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)的研究也呈現(xiàn)不斷發(fā)展的趨勢(shì),最初僅有國(guó)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(jì)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(shè)計(jì)單位嘗試地進(jìn)行過(guò)國(guó)產(chǎn)和進(jìn)口碳纖維織物加固混凝土構(gòu)件主要包括板、梁、柱等的模型實(shí)驗(yàn)、加固施工工藝及加固性能評(píng)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(yīng)用,收到了良好的效果,現(xiàn)在部分單位著手從事纖維增強(qiáng)材料加固混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)范的研究。該課題已列入建設(shè)部研究開(kāi)發(fā)課題及國(guó)家科技部“九五”重點(diǎn)攻關(guān)課題。目前這項(xiàng)工作還處于剛剛起步階段。自1997年5月,國(guó)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(gòu)件抗彎、抗剪和抗壓等一些有價(jià)值的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),進(jìn)行了多項(xiàng)工程的試點(diǎn),相信碳纖維增強(qiáng)材料在國(guó)內(nèi)將有廣闊的發(fā)展前景。

  目前國(guó)內(nèi)的PAN基碳纖維強(qiáng)度一般在2000~3000Mpa 之間,彈性模量在2.1x105Mpa左右,其性能基本滿足加固要求,碳纖維加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)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(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)將比以往從傳統(tǒng)的技術(shù)更優(yōu)越、更有效率和更方便經(jīng)濟(jì),可以解決傳統(tǒng)的加固方法不能解決的技術(shù)問(wèn)題,具有重大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。碳纖維加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)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(yīng)用于建筑業(yè)打下深厚的基礎(chǔ)。


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