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碳纤维在锈蚀钢筋混凝土加固中的应用

文章出处:悍马加固材料人气:3发表时间:2021-09-24 17:09:00【

碳纤维在锈蚀钢筋混凝土加固中的应用


锈蚀钢筋混凝土结构分为轻度锈蚀结构和严重锈蚀结构两种情况。在结构加固过程中,对于两种腐蚀破坏情况,采用不同的加固方法。轻微锈蚀结构是指混凝土结构内部钢筋锈蚀,但混凝土构件的外部混凝土保护层沿钢筋裂缝尚未出现,构件的承载力没有明显降低。严重腐蚀结构是指混凝土结构因钢筋膨胀而沿筋出现裂缝,部分混凝土已剥落。


重度腐蚀钢筋混凝土结构的腐蚀加固技术包括结合钢加固技术和纤维增强复合材料(FRP)加固技术。纤维增强复合材料(简称FRP)主要是指碳纤维(CFRP)、方纤维(AFRP)、玻璃纤维(GFRP)。我国最流行的研究应用是碳纤维(CFRP)加固。


碳纤维加固后混凝土结构的损伤类型


据文献记载,碳纤维布加固后,试验发现其应力破坏具有以下特点。


当CFRP钢筋过大时。(例如一根五层碳纤维布的横梁)和可靠的锚固。它可以造成超强破坏,即在受拉钢筋屈服和碳纤维断裂之前。压缩区的混凝土被压碎。具有明显的脆性破坏特性。当这种破坏发生时,CFRP的应力仅达到其极限抗拉强度的1/10左右,其强度还远远没有得到充分利用,破坏时的脆性显着。应该避免。我们可以通过计算碳纤维布的用量来控制,即限制CFRP的增强量。


另一个应避免的脆性破坏特征是保护层混凝土发生剪切拉伸剥离破坏,这是结构胶粘剂作用于混凝土表面产生的剪切应力。与正应力的共同作用导致水平裂纹,随着水平裂纹的产生和扩展。导致混凝土保护层剥落。由于碳纤维布与结构胶之间、结构胶与混凝土之间的粘结强度,使混凝土(或表面浅层混凝土)的抗拉强度大于混凝土(或表面浅层混凝土)的抗拉强度。混凝土)在保证膏体质量的条件下。因此,大部分剥离失效发生在构件混凝土保护层区域。我们可以通过结构措施和碳纤维布的用量来控制这种类型的裂缝。例如,额外的锚固珠;增加锚定组的长度;严格控制施工质量;严格执行部件的表面处理。另外,从文献中得知,碳纤维布(CFRP)与混凝土基层之间的粘结材料强度低或锚固长度不足,也会造成布材料与混凝土表面的剥离失效。


以上两种剥离失效都具有明显的脆性,在应用中应尽量避免。


碳纤维布加固严重腐蚀结构的设计原理


碳纤维布加固设计的基本指导思想:


1)对于外观良好、钢筋锈蚀少、混凝土保护层尚未开裂的构件,即轻度腐蚀的钢筋混凝土结构。在计算承载力时,可以认为钢筋与混凝土的强度以及两者之间的结合强度没有降低。因此,对于此类部件,如果采用碳纤维增强,只能采用预防性防腐增强,以提高部件在恶劣环境下的耐腐蚀性能。这种加固是结构加固,不需要计算所需的碳纤维布量。


2)对于混凝土保护层已经开裂的锈蚀严重的钢筋混凝土结构,钢筋锈蚀会使钢筋截面积减少,钢筋强度降低,粘结强度降低钢筋和混凝土之间的距离会减小。进行碳纤维加固时,应根据结构腐蚀程度的不同,计算所需纵向碳纤维布的数量,以提高抗弯性能。计算横向碳纤维布的数量,以提高剪切能力。这里需要指出的是,结构加固是为了恢复和提高整个构件的强度,而不是弥补钢材的损失。




腐蚀构件抗剪承载力的加固设计


研究证明,碳纤维布提高梁抗剪能力的机理与箍筋相似。碳纤维布抗剪强度的提高与以下因素有关。第一类是钢筋梁本身的性能和原始状态:包括荷载条件、支撑条件、梁高跨比、剪跨比、混凝土强度、配筋率、箍筋比等。 第二类是性能增强材料(包括碳纤维布和胶水):包括CFRP的厚度(层数)、弹性模量、锚固长度、剪切跨度比、胶水弹性模量、剪切强度、厚度、极限伸长率等。以上影响因素,配筋率,


一般来说,碳纤维布粘贴的层数越多。加强梁的抗剪能力提高得越多;在碳纤维用量相同的情况下,条间距小、层数少的加固方案优于条间距大、层数多的加固方案。


用碳纤维布加固的构件有两种类型的剪切破坏。一是梁侧粘贴的碳纤维布拉伸失效;另一种是碳纤维布与梁侧混凝土之间的粘结剥离失效。


碳纤维布加固特点

在腐蚀结构工程的加固技术中,碳纤维布加固与结合钢加固和电化学加固相比具有以下特点:


1 与电化学加固技术相比,碳纤维布加固的优势

1)在腐蚀结构的加固中,碳纤维布可铺设粘贴在结构需要的部位,不改变结构的形状,不影响结构的外观。尤其适用于海洋钢筋混凝土结构,浪涌区的梁、板、肋、柱的底部和侧面。阴极保护系统对于构件的底部、侧面和特殊结构的施工设计是困难的。有时很难实现。

2)在电化学加固法中,阴极保护系统应增加原有结构的重量。碳纤维布加固基本上不增加结构的永久荷载或增加的很少。碳纤维布粘贴后,每米重量小于1.0kg,粘贴层厚度仅为1mm。加固修复后,现有结构的自重基本没有增加。和大小。

3)电化学加固方法不能可靠地评价加固效果;碳纤维布加固可以根据混凝土结构的计算方法进行计算,这样可以保证加固效果,并且可以计算出加固后结构的使用寿命和可靠性。


与粘合钢加固技术相比,碳纤维布加固的优势

1)粘结钢筋技术操作复杂。碳纤维布加固施工方便、高效、可操作性好。加固施工时无需螺栓或铆钉,对现有结构扰动小,不会影响现有结构的整体性,施工质量容易保证。

2)保税钢加固技术不能用于盐渍土环境、海洋环境、化学侵蚀环境。因此,在地下结构、给排水结构、水工结构、港口结构、化工车间等腐蚀工程的加固中受到限制。调查表明,这类结构是锈蚀膨胀破坏最严重的结构。 .