碳纤维材料对于建筑工程的加固维修主要就是对其的抗弯加固,即碳纤维材料与钢筋混凝土共同承担荷载,从而提高建筑物的承载能力。其次就是对于建筑工程的抗剪加固,即用碳纤维材料约束混凝土,从而减少混凝土在剪力作用下出现裂缝以达到提高抗剪强度的作用。另外还有就是对于建筑物的抗压加固,即利用碳纤维材料本身的特性来约束建筑物混凝土的径向变形,从而提高混凝土的抗压强度。将碳纤维材料与建筑材料结合,可以有效地提高建筑材料的抗弯、抗剪和承载能力,碳纤维和建筑材料可形成整体受力结构,碳纤维的存在有效分散了载荷
碳纤维的加固原理
提高建筑材料延性。碳纤维材料在使用过程中往往是粘贴在构件之上,此时碳纤维对于构件形成约束作用,在受到外力作用时,碳纤维和混凝土材料可以协同对抗外界作用力,提高了建筑材料的耐压能力,有效地延缓构件达到***所用的时间,改善建筑整体的抗震能力。
碳纤维加固原理
加固抗弯构件。
将碳纤维材料用于建筑中的弯曲构件中,可以提高构件的抗弯能力,并可以对传统钢筋材料进行补充或替代。在构件受到外界作用力时,如果应力较小,未造成开裂现象,则构件和碳纤维的应变都很小,如果作用力较大,使得构件出现开裂,碳纤维就会发挥作用,碳纤维的应变会增加,***构件开裂的趋势,如果外力继续增加达到了钢筋的屈服点,此时钢筋失去其作用,而碳纤维由于受到巨大外力的作用,应变增加表现出超高强度的特征,使得材料的整体抗弯能力得到大幅度提高。
加固抗剪构件。
在受到剪切作用力频繁的构件中,碳纤维可以起到箍筋的作用, 使得材料在受到外界较大剪切力作用时,可以对构件提供有效的约束作用,不至于在短时间内遭到***。
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碳纤维加固的注意事项
碳纤维加固,使用碳纤维材料之前,首先应确认粘贴表面干燥。气温在-10℃以上,相对湿度RHamp;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。
碳纤维分类及命名
现在炭纤维的主要产品有聚基,沥青基及黏胶基3大类,每一类产品又因原纤维种类、工艺和炭纤维性能等不同,又分成许多品种。“炭纤维”一词实际上是多种炭纤维的总称,因此分类及命名就十分重要。20世纪70年代末期,国际理论与应用化合会(IUPAC)曾对炭纤维的分类和命名作了规定。首先用PAN(聚),MP(中间相沥青)及VS(黏胶)表示炭纤维的类别,再以小写英文字母表示热处理温度如lht(表示热处理温度,低于1400℃),hht(热处理温度在2000℃以上),然后再加上表示性能的符号(如HT表示高强、HM高模、SHT超高强、HTHS高强高应变、IM中模及UHM超高模等)。同时指出,聚基,黏胶基及普通型沥青基炭纤维均属难石墨化的聚合物炭,而中间相沥青基炭纤维及气相生长的炭纤维是易石墨化炭。在第三次国际炭纤维会议上(1985年,伦敦)。曾建议按力学性能将炭纤维分成下列5级。超高模量级(UHM): 模量在395 GPa以上;高模量级(HM): 模量在310~395 GPa间;中模量级(IM): 模量在255~310 GPa间;超高强度级(UHT): 强度在3.5 GPa以上模量在255 GPa以下;高强度级(HT): 强度达3.5 GPa。这两种分级法都有不足之处。现在炭纤维产品分类由制造商自行标明:原纤维种类、单丝孔数、直径、排列方式(如平行、缠结、加捻等),有无表面处理(及其种类),有无上浆(及浆剂种类)等。一些重要的商品名称及性能,可见聚基炭纤维和沥青基炭纤维。
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