碳纤微增强复合材料的应用.doc

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1、一、碳纤维增强复合材料的应用（-）碳纤维增强复合材料介绍对于大桥的混凝土结构部分，除了使用涂料进行防腐蚀外，维修过程屮的新技术是应用碳纤微增强复合材料（CFRP）。使用碳纤维加固技术对于提高大桥立柱等抗腐蚀、抗震能力和延长桥梁使用年限有显著效果。碳纤维增强复合材料是用抗拉强度极高的碳纤维丝拔拉成型，单向排列。以树脂为基础的碳纤维复合材料具有轻质、高强（强度超过钢材，接近高强度预应力钢筋），耐腐蚀、耐疲劳、耐火、耐久性好，操作简便等诸多优点。采用碳纤维增强复合材料对病害桥梁进行修复加固的实例也不少，比如西陵峡长江大桥和虎门大桥西引桥等，因此技术较成熟。大桥经长期地震荷载作用或遭意外撞击

2、，其墩柱常会产生开裂甚至失效而影响桥梁的使用寿命。调查研究表明，墩柱的脆断破坏主要是横向箍筋的约束不足致使墩柱的强度与纫性指标偏低造成的。采用在主筋减少的段面粘贴板状CFRP和在环箍方向卷绕碳纤维增强复合材料带材，能有效地提高墩柱的强度和韧性，从而提高其抗震性。因碳纤维束易变形、可紧密地缠绕在墩柱表面，且碳纤维强度与弹性模量又较高，它形成的约束套箍可对混凝土产生很强的约束作用，它比钢板缠绕施工要简便得多。用碳纤维增强复合材料加固墩柱，所使用的缠绕机不需要重型吊装设备，所需施工空间也小，在2h内即可缠绕一根6m高的墩柱，可节约大量的人力、物力。（二）碳纤维增强复合材料特点1、抗拉强度高

3、，一般为1500〜1900MPa,高的可达2400〜3000MPa,顺纤维方向其抗拉强度远大于普通钢筋，与高强预应力筋相近；2、弹性模量低,约为1.6X105MPa；3、疲劳性能优良，根据瑞士联邦材料实验所对19丝碳纤维增强复合材料缆索的测试，为平均应力为55OMPa时，200万次循环荷载应力幅度可达900MPa,高出钢材3倍；4、质量轻，密度约为1.56g/cn?,仅为钢材的1/5〜1/4,便于施工安装；5、抗腐蚀性能好；6、热膨胀系数低，纵向约0.6X10—FC；7、应力一应变曲线呈线性分布，破坏形式呈脆性；8、具有很大的可设计性；9、非磁性;10、各向并性，抗剪和抗多轴向力强度

4、低。(三)养护维修技术1、混凝土底而处理。混凝土表面的劣化层，例如风化、游离石灰、脱模剂、剥离砂浆、粉刷层和污物等用砂轮机去除，有条件也可采用扫砂或高床水冲刷(>60MPa)o用水冲洗干净后，待其干燥。对凸起部位切割打磨平整。转角处磨到R>2mm以丄。2、断面修复。对于混凝土表而的不良结构部分，如剥落、孔隙、蜂窝和腐蚀等，修复完整。外露钢筋的锈蚀先行除锈，进行防锈底漆或防锈处理。用强度人于混凝土的环氧树脂砂浆或环氧腻子进行修补。小于0.2mm的裂缝用环氧树脂刷涂密封，大于0.2mm的裂缝用环氧树脂灌浆处理。3、底面涂料打底。底而涂料为环氧树脂涂料，双组分环氧树脂涂料要先行搅拌主剂后，

5、再加入固化剂搅拌均匀。涂刷均匀，用滚筒和毛刷涂漆。在一定的混合使用时间内用完,超过规定吋间则不可再用。4、碳纤维粘贴。粘贴碳纤维之前，先依据设计好的尺寸大小裁减好，长度在2m以内。裁减在半天完成。粘贴用环氧树脂的主剂和固化剂按规定配合混合搅拌均匀，用毛刷或滚筒均匀涂在底漆上面。随着表面粗糙度的变化，涂布量相应地有变化。转角部分要适半多涂。碳纤维粘贴吋，以毛刷滚轮和橡皮刮刀顺着纤维方向用力推平,使树脂浸透并去除气泡，纵向接头预留10〜20cm,短向则不必预留。为要进行多层碳纤维增强材料的叠贴时，重复步骤即可。5、而漆覆涂。为了增强耐紫外线老化性能，表而还可以用内烯酸聚氨酯涂料进行覆涂，

6、根据要求采用相应的面漆色调。