3.6 黏结纤维复合材加固法
纤维复合材加固混凝土技术是一种新型的结构加固方法。它是利用树脂类黏结材料将高强纤维织物黏结于混凝土表面,从而达到对结构构件补强加固的目的。最先使用的是玻璃纤维加固技术,玻璃纤维价格便宜但强度较低、耐老化性差,多用于对次要结构的加固。目前被广泛使用的是碳纤维复合材(CFRP)。
碳纤维复合材具有比钢材高出10多倍的抗拉强度。普通碳纤维布的弹性模量约为2.2×105~5.8×105MPa,普通碳纤维板材的弹性模量约为1.35×105~3.0×105MPa,比钢材要高或相近。其加固混凝土结构主要是利用碳纤维的高抗拉强度、高弹性模量、高应变性能,及通过结构胶,能使碳纤维和混凝土结构产生良好的黏结性,提高结构的抗弯、抗剪、抗扭承载力。采用封闭式粘贴环箍,约束了核心部位内混凝土的横向变形,使受压构件核心混凝土产生三向压应力,从而间接提高了混凝土的强度和延性,进而提高了框架结构节点及构件的强度、延性、耗能能力及结构整体的抗震性能。(https://www.daowen.com)
碳纤维加固混凝土结构具有下列优点:①由于CFRP和结构胶对混凝土的约束作用,构件受力性能可以得到显著改善,梁的抗弯抗剪能力、柱的正截面承载力和延性均大幅提高;②CFRP材质轻薄,1层CFRP的厚度仅约1mm左右,粘贴后原结构构件的截面、荷载均几乎没有改变,不影响原有结构的使用功能;③碳纤维布性能柔软,可以任意裁剪,对不规则的结构形状有较强的适应性,对表面不平整的构件也能有效粘贴,保证施工质量,这是相对于粘贴钢板加固法最大的优势;④CFRP的化学结构稳定,具有很好的耐腐蚀性和耐久性,CFRP及结构胶不与结构物中常见的酸、碱、盐反应,从而大大减少了受腐蚀的几率。由此我们可以看出,用碳纤维布补强加固混凝土结构与其他加固方法相比,具有巨大的优越性和良好的技术经济效益、社会效益和环境效益。
虽然粘贴碳纤维的技术优势明显,但仍有不足之处。第一,CFRP的高强度性能不能充分合理地利用。第二,对构件正常使用状态中刚度和限制最大裂缝宽度的提高帮助不大。这也将是未来对CFRP的研究方向。