建筑结构加固改造工程中碳纤维的应用

发表时间:2020/8/24   来源:《基层建设》2020年第12期   作者:周俊英
[导读] 摘要:随着我国建筑行业的快速发展,建筑工程在结构类型方面也获得提升,为了满足人们对建筑结构的稳定性与安全性要求,人们将碳纤维加固技术应用其中。
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        摘要:随着我国建筑行业的快速发展,建筑工程在结构类型方面也获得提升,为了满足人们对建筑结构的稳定性与安全性要求,人们将碳纤维加固技术应用其中。基于此,文章以碳纤维加固作为研究对象,分析碳纤维加固的应用优势,阐述碳纤维加固在多种混凝土受力构件内的实践,结合实际分析其步骤与工艺流程。
        关键词:碳纤维;建筑结构加固工程;应用要点
        引言
        建筑业在国民经济的发展中起着重要作用,除了新建工程外,现有的建筑物维护和翻新工程也在不断增加,难以加强,改造。碳纤维增强技术与常规技术相比,碳纤维可用于在常温下将环氧树脂与建筑结构紧密粘合。加固效果理想,可广泛用于建筑加固和翻新项目。碳纤维在建筑结构加固中的应用越来越广泛。
        1建筑结构加固工程运用碳纤维加固技术的优势
        首先,较好的抗腐蚀性与防水性能。具体在处理表层的混凝土结构时,运用具备较好防水特性的环氧树脂胶可以避免渗水情况的产生,进而对于表层的建筑混凝土构造给予有效的保护。同时,碳纤维材料可以维持长期的稳定材料性质,对于腐蚀性的外界因素能够予以抵抗,对于建筑整体结构的使用年限予以充分的延长。由此可见,具备良好抗腐蚀性能以及防水性能的碳纤维在客观上可以体现最佳的建筑加固效果。
        其次,可以随意进行碳纤维材料的裁剪操作。与其他的硬质加固材料相比,运用碳纤维作为施工材料具有更好的施工便捷性。这主要是因为,碳纤维材料本身具备较好的柔韧度,并且不会改变固有的建筑结构外部形态。在此基础上,经过自由的裁剪操作可以体现最佳的建筑结构适应性,节省了加固建筑本体构造投入的成本。
        第三,简化了建筑加固的施工操作流程。在目前看来,碳纤维材料已经能被广泛运用于很多的建筑加固领域,进而对于抗弯钢筋以及抗剪钢筋的传统加固材料进行了有效的替代。具有轻薄质地的碳纤维不必进行过多的前期施工处理,因而可以直接运用手工裁剪的方式对其进行处理,确保达到较高的加固施工效率与简便的加固操作流程。对于加固建筑结构如果能做到正确运用碳纤维材料,那么可以保留原有的结构外观形态,不会破坏固有的建筑形态。
        2碳纤维在建筑结构加固改造工程中的实践应用
        2.1碳纤维加固混凝土受压构件
        将碳纤维材料在混凝土方柱上缠绕,缠绕时应保证碳纤维材料的均匀性,以此提升方柱荷载能力,最大限度上提高混凝土方柱结构的稳定性。除了混凝土方柱以外,将碳纤维加固方式用在混凝土圆柱上,也能够提升圆柱的承载力。处于荷载作用下的碳纤维加固方式,混凝土在受力之后会存在压缩变形问题,但是碳纤维加固有着约束效果,能够为混凝土受压构件提供一定的侧向约束力,让受压构件约束混凝土,提升构件承载能力。
        2.2关于建筑受弯构件的加固
        混凝土建筑物的受弯构件一般来讲布置在建筑正截面的部位,因此在加固具有受弯性能的混凝土构件时,关键在于维持建筑物正截面的稳定性,避免由于受到外力的压迫,进而导致正截面出现扭曲等现象。经过加固施工以后,对于正截面的混凝土构造可以借助于强度测试的方式来进行检验。相比于其他材料的加固效果来讲,运用碳纤维在客观上能够体现更好的正截面稳定性与截面支撑强度,并且还能达到提升受弯部位荷载力的明显效果。
        与此同时,经过加固处理以后的建筑受弯构件不会轻易出现裂痕,并且对于构件内部固有的裂痕宽度也能达到有效缩短的效果。因此能够证实,对于受弯性的正截面混凝土构件适合运用碳纤维加固,此种加固方式有助于保持均匀程度较好的建筑裂缝分布状态,同时还能达到显著缩小原有裂缝宽度以及裂缝数目的效果。

具体在加固受弯的混凝土构件过程中,施工人员主要应当确保粘接材料的正确组合,进而体现最佳的建筑物补强施工效果,对于轻薄材质的碳纤维应当予以优先使用。
        2.3碳纤维加固混凝土斜截面受剪构件。老旧
        建筑加固改造中应用碳纤维材料,可以提高混凝土结构件的抗剪能力。施工人员科学选择加固方式与锚固方式,合理设置加固量,可以提升建筑物混凝土构件抗剪能力。传统碳纤维加固方式中,人们使用缠绕粘贴的方式让碳纤维材料的优势尽可能发挥,以此达到预期的加固效果与加固强度,且这种加固方式带来的混凝土结构抗剪效果也十分理想。但碳纤维加固的缠绕粘贴法也有着一定弊端,加固施工时工序复杂,施工人员短时间内无法完成。因此,建议施工人员使用U型碳纤维进行混凝土抗剪构件的粘贴,以此达到最佳加固效果。
        3增强碳纤维的步骤和程序
        碳纤维增强材料的分析主要包括以下步骤:在生产碳纤维增强材料之前,必须在基础上对建筑结构的表面进行处理。然后,必须根据实际要求施加粘合剂,并且必须在增强部件的表面涂上底漆以确保表面的柔软度符合要求,然后再涂一层胶水。使用粘合剂将纤维布和保护层放置在表面上。为了确保碳纤维材料加固的质量,施工人员必须在加固之前进行彻底清洁,并清除所有附着在结构表面的杂质,仅留下结构的实心部分。在结构的混凝土中,如果及时纠正缺陷。确保结构表面平坦。如果钢筋建筑构件的表面有裂缝,建议施工人员指出裂缝的实际大小并封闭现场。将混凝土结构的表面弄平后,除去表面上的浮灰,同时抛光边角膏,以确保混凝土结构的角是圆的。必须根据实际的建筑条件并结合环境温度和湿度进行粘合剂的涂覆,以确保粘合剂的充分储存,并且粘合剂不得暴露在直射的阳光下在存储期间。在施工过程中,粘合剂的施加不得对其他结构产生任何影响。优选使用一次用于增强碳纤维的粘合剂和第二次使用的粘合剂。
        混合物改变其性能,不能达到混凝土结构的预期粘合效果。选择材料时,无论是碳纤维还是结构胶,都必须在选择过程中严格检查质量。材料到达施工现场之前应进行随机检查。如果样品测试不令人满意,则必须立即停止使用该材料并将责任转移给该人员。样品测试必须确认机械性能和增强材料的粘合效果。您可以选择悍马或Kaben品牌的增强材料。
        碳纤维加固完成后,施工人员必须及时核实加固效果。如果在检查过程中发现小的空心鼓或变形的边缘,建议及时进行维修;如果空心鼓的表面较大,建议在切割后进行修复,以确保碳纤维≥的有效粘合表面为95%。施工完成后,将在现场进行拉伸测试以确定实际的粘结效果。建议在样品准备7天后检查起飞测试的开始时间。结构胶粘剂可能无法过早完全固化,这可能会导致测试失败,并且满足要求也为时过晚。碳纤维织物材料除了可以增强建筑物的混凝土构件外,还可以增强钢结构和木结构,从而提高旧建筑物的承载力和抗震能力,建筑物的使用寿命,并利用碳纤维织物来确保项目的加固和改造。
        结语
        总而言之,碳纤维材料属于建筑行业内的新型加固补强材料,将碳纤维材料应用在结构加固改造中有着明显的技术优势。与传统的建筑结构加固相比,碳纤维加固对施工操作要求较低,无需使用大型设备,人工操作即可。且碳纤维加固时施工步骤便捷,施工流程明确,在施工中不会对建筑结构本身造成影响,可以提高建筑结构的稳定性与安全性。
        参考文献:
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        [2]李岩.房屋建筑工程中结构加固改造措施分析[J].价值工程,2019,38(09):84-87.
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