试论碳纤维加固技术在施工中应用

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1、试论碳纤维加固技术在施工中应用　　摘要：传统加固补强技术整体水平比较落后，施工方法和工艺比较复杂，并且设备繁多、受场地等因素的限制。作为新兴的纤维增强材料加固技术，特别是碳纤维加固法修复混凝土结构具有高强高效、施工便捷、耐腐蚀、自重轻、不增加结构尺寸等明显的优点。通过碳纤维材料在结构加固中的应用分析，对碳纤维加固技术的优点进行了阐述，介绍了碳纤维加固技术的施工工艺流程和质量控制措施，分析了影响碳纤维布加固质量的因素，提出施工中应注意的要点。关键词：碳纤维；加固技术；施工工艺；质量控制Abstract:Theoveralllevelofconve

2、ntionalreinforcementtechnologyisrelativelybackward,constructionmethodsandprocessmorecomplicated,andmanydevices,Subjecttositeconstraintsandotherfactors.Asanemergingfiberreinforcedplasticstechnology,especiallycarbonfiberreinforcementmethodrepairofconcretestructureswithhighstre

3、ngthandefficient,convenientconstruction,corrosionresistance,lightweight,doesnotincreasethe10structuraldimensionsandotherobviousadvantages.Throughthecarbonfiber中图分类号：TU311.4U445.71文献标识码：A绪论混凝土是土木建筑工程中应用量最大、面最广的材料，自1824年水泥问世及随之诞生的混凝土与钢筋混凝土以来，至今已有100多年的历史。然而随着使用年限的增加，现有的许多桥梁、隧道

4、、建筑物以及其它生命线设施等基础结构、设施由于地理环境、自然灾害、施工质量、地震、战争等方面的原因，这些工程的耐久性受到严峻的考验。同时，由于外界腐蚀、结构改进、使用功能改变、设计规范要求提高以及材料缺陷、火灾破坏等原因，大量的现有结构急需提高结构构件的抗弯、抗剪、抗拉、抗震和抗压等承载能力。许多大的工程每年都会耗费巨资来用于加固维修土木工程结构设施。二、碳纤维的性能及其分类顾名思义，碳纤维它不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。与传统的玻璃纤维(GF)相比，杨氏模量是其3倍多；它与凯芙拉纤(KF-49)

5、相比，不仅杨氏模量是其2倍左右，而且在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀，耐蚀性出类拔萃。有学者在1981年将PAN基CF浸泡在强碱NaOH10溶液中，时间已过去20多年，它至今仍保持纤维形态。经高温处理后，其含碳量超过90％以上的纤维材料为高强度高模量碳纤维；其中含碳量高于99％的称石墨纤维。碳纤维的轴向强度和模量高，无蠕变，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小，耐腐蚀性好，纤维的密度低，X射线透过性好，除此之外碳纤维更有良好的生物相容性好、敏感性、吸能减震性等[1]。碳纤维同样存在它的不足之处，这也是在使用碳纤维加固过程中需要

6、注意的地方，它耐冲击性较差，容易损伤，在强酸作用下发生氧化，与金属复合时会发生金属碳化、渗碳及电化学腐蚀现象。因此，碳纤维在使用前须进行表面处理。碳纤维种类分类有许多方法，可依原料、特性、处理温度与形状来分类。若依原料可分为纤维素纤维系之嫘萦系与木质系；聚丙烯腈系；沥青系；酚树脂系与气相碳纤系等六种。10若依特性则分为普通碳纤维；高强度高模数碳纤维与活性碳纤维等三种。若依加工处理温度分类时，则可分为耐炎质；碳素质与石墨质等三种。耐炎质碳纤之处理加热温度为200～350℃，可供作电气绝缘体；碳素质碳纤之处理加热温度为500～150

7、0℃，可供电气传导性材料用；石墨质碳纤之处理加热温度在2000℃以上，除耐热性与电气传导性提高外，亦具自我润滑性。若按碳纤维制品之形状分类时,可分为棉状短纤维；长丝状连续纤维；纤维束织物等。随着航天和航空工业的发展，还出现了高强高伸型碳纤维，经检测其延伸率大于2％。三、碳纤维加固方法在混凝土加固工程，碳纤维材料加固技术具有良好的技术经济效益、社会效益和环境效益，能有效提高了原有结构的承载能力和结构耐久性。随着整个社会经济的发展，这种技术必将成为未来结构加固技术的主流。10目前在工程维修加固中采用的加固技术，通常包括增大截面法、外包钢加固法、预应

8、力加固法、改变受力体系加固法、粘钢加固法及纤维增强复合材料片材加固法等。传统加固补强技术整体水平比较落后，施工方法和工艺比较复杂，设备繁多且受场地等因