浅谈芳纶纤维布在结构加固工程中的应用

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1、浅谈芳纶纤维布在结构加固工程中的应用本文主要介绍了路威2008芳纶纤维AFRP复合材料，由于其轻质高强、高弹模、耐腐蚀性能好、不导电、抗冲击性能好等一系列特点，所以它在结构工程中的应用技术主要是桥梁、隧道、地铁、海港码头工程以及一些工业产房等建筑中有着广泛的应用领域，特别是在混凝土结构的加固与修复领域。1、引言土木工程学科的发展，在很大程度上依赖于性能优异的新材料新技术的应用和发展。如对于传统的钢筋增强材料，应寻找一种强度高、重量轻、耐腐蚀和耐久性好的新材料；同时，对于既有结构的加固、维修和改造又要经济、施工方便、美观，施工后结构承载力明显提高等优异的物理力学性能的材料及技术所代替。土木结构

2、工程常用的FRP复合材料主要有芳纶纤维（AFRP）,碳纤维（CFRP）和玻璃纤维（GFRP），其材料形式主要有片材、棒材和型材。所有的FRP都有一些共同的性质：轻质高强、高弹模、在拉断前均为弹性，热膨胀系数低、各向异性、耐腐耐久性能好等，所以在土木结构工程中应用潜力巨大。另外，FRP复合材料使用维护成本低、可以自由裁减、节省材料、施工便捷，虽然其前期投资较大，但从长期投资的角度看效益明显。 2、材料的基本特性本文提供了一种新型的用于土木结构工程的材料及相应的技术，路威®2008芳纶纤维，其主要成分是对苯二胺聚合物（PPTA）,其中既含脂肪族主链又含芳香族主链，所以有牢固的分子结构，路威200

3、8芳纶纤维是由直径为12um左右的单丝汇集在一起形成的多纤维状结构，芳纶布是芳纶纤维由单向或双向排列形成的一种片材，常用的是单向片材，它的力学性能指标主要如下表：表1芳纶纤维布（单向）的主要性能指标规格单位重量幅宽抗拉强度弹性模量保证强度设计厚度（g/m2）（mm）(Mpa)(Gpa)(KN/m)(mm)AFS-40280100,300,50020601184000.193AFS-60415100,300,50020601186000.286AFS-90623100,300,50020601189000.430AFS-120830100,300,500206011812000.572它除了具

4、有所有的FRP复合材料共同性质：轻质高强、高弹模、防腐耐久性能好等特点，其次，它还有自己独特的特点，抗碱腐蚀能力强、不导电、抗动载、抗冲击性能好,这就使它在海港码头工程；绝缘性要求高的场所如地铁、隧道及电气化铁路上路桥的施工；抗疲劳要求高的地方和冲击大而频繁的构件等,另外，由于它是一种有机材料，所以和同是有机材料的树脂的浸透能力比其它FRP材料强，芳纶固化时间是其它FRP材料的1/3-1/4，经济效益相应就提高了，有着其它FRP材料所不能比的优势。3、芳纶布在结构加固工程中应用领域梁：主要是桥梁和民用建筑或工业产房，加固的方式包括抗弯和抗剪，在进行抗弯加固时，芳纶布的纤维方向与梁的轴向一致，

5、一般贴在梁的受拉侧，已提高梁的承载能力，据有关试验得出，只要该梁不是超筋梁，贴一层AK-40可以提高承载30％左右，贴两层可以提高40％左右；在进行抗剪加固时，芳纶布的纤维方向与梁的轴向垂直。柱子：芳纶布是一种理想的柱子加固材料，首先，因为芳纶的弹模是118Gpa,相对于碳纤维（弹模230Gpa）,所以它的延性较好；其次，在进行棱角打磨时一般只需要10mm左右，一般不需打磨，而碳纤维则需要30mm左右，芳纶就可以节约很多工时，最后，由于芳纶布是一种柔软的布，所以追随性很好，特别是对于形状不规则的承台，芳纶布是一种理想的加固材料。砌体、板：一般对于板的加固净空要求比较高，而且加固后要不影响其外

6、观，所以用厚度很薄且柔软的FRP复合材料进行加固是一种理想的选择。烟囱、水塔：由于象烟囱水塔这样向高空发展的结构，加固维修特别困难，传统方法基本上很难解决这样的问题，而轻质高强、耐腐蚀、耐久性能都很好的芳纶纤维就是一种很好的选择。地铁隧道：由于地铁和隧道是一种在地下工作的结构，所以它的受力与地面结构是不一样的，在洞顶和洞测都有土的力的作用，而且它也有净空的要求，所以进行裂缝修补时，传统的加固方法可能性很小，用芳纶布进行加固维修就可以满足它的各方面要求，因为在地铁或隧道的拱定或侧壁的裂缝一般是多向且不规则的，这就要求它的修复材料必须具有良好的抗剪性能才行，而且芳纶还是一种不导电的FRP材料，所

7、以芳纶布在隧道地铁工程中是一种最佳的选择。4、芳纶纤维的应用特性不导电性：在现代的工程中，如地铁、隧道、电气化铁路以及工业厂房等等，都对绝缘性要求很高，在这些工程的加固补强中，芳纶纤维有着绝对优势，也给这些领域提供了一个最佳的选择机会。耐腐蚀性好：特别是耐强碱腐蚀，这点其他FRP复合材料不能相比的，由于在海水对混凝土结构有很强的腐蚀性，主要是因为里面含氯离子较多的缘故，导致混凝土碳化，钢筋锈蚀膨胀，所以在一些