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玄武巖纖維板在橋梁加固中的應(yīng)用

1、環(huán)氧樹脂玄武巖纖維板加固原理

玄武巖纖維預(yù)浸熱固性環(huán)氧樹脂后，在模具內(nèi)固化并通過連續(xù)拉擠成型成為環(huán)氧樹脂玄武巖纖維板，玄武巖纖維提供了板材所需要的高強度，樹脂提供了較好的耐腐蝕性能。芳綸纖維具有高強度、高模量、低延伸、電絕緣、抗震性好、可紡性、施工簡便等優(yōu)良性能，可以提供板材所需要的高強度。加固過程中，使用粘鋼膠沿受拉方向或垂直于裂縫方向粘貼在要補強的結(jié)構(gòu)上，包括梁、柱、懸挑梁、板等需要加固和變更的工程，使玄武巖纖維板與加固基體形成一個新的復(fù)合體，即使環(huán)氧樹脂玄武巖纖維板與原有鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)共同受力增大結(jié)構(gòu)的抗裂或抗剪能力，提高橋梁結(jié)構(gòu)的強度、剛度、抗裂性和延伸性。

2、環(huán)氧樹脂玄武巖纖維板在橋梁加固應(yīng)用概況

   環(huán)氧樹脂玄武巖纖維板的低密度、高強度、耐久性好、耐酸堿化學(xué)腐蝕性能強、抗壓抗剪強度大這些優(yōu)異性能都決定了環(huán)氧樹脂玄武巖纖維板將在橋梁結(jié)構(gòu)的加固補強中得到廣泛應(yīng)用。（6）固化養(yǎng)護(hù)與拆卸夾具：應(yīng)碳纖維布在施工環(huán)境溫度和材料特性合理控制固化時間，當(dāng)施工環(huán)境溫度低于25℃時，固化時間相對延長。玄武巖纖維板坐補強橋梁混凝土結(jié)構(gòu)時，不需要增加螺栓和柳釘固定，對原混凝土結(jié)構(gòu)擾動較小，相較于置換混凝土加固法、化學(xué)灌漿施工等加固方法，環(huán)氧樹脂玄武巖纖維板工藝簡單方便。相較于其他的加固方式，利用環(huán)氧樹脂玄武巖纖維板加固有顯而易見的優(yōu)勢，并作為一種新興技術(shù)，得到愈來愈多的青睞與肯定。三、淺析碳纖維布加固破壞原理及施工工藝據(jù)了解碳纖維布加固技術(shù)在90年代在我國建筑工程和橋梁隧道工程領(lǐng)域中開始被應(yīng)用，在早期其加固費用昂貴，碳纖維布加固技術(shù)的發(fā)展被限制，隨著我國科技實力的不斷發(fā)展，碳纖維布加固的造價不斷降低，使的碳纖維布加固技術(shù)日益成熟，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷增大，讓碳纖維材料在工程應(yīng)用領(lǐng)域中得到了推廣。

碳纖維布加固混凝土柱：

采用碳纖維布對混凝土進(jìn)行加固，其原理是利用了碳纖維的高抗拉強度和對混凝土的約束作用，使得混凝土處于三向受壓狀態(tài)，從而提高混凝土柱的極限承載力和壓縮能力。

碳纖維布加固混凝土梁：

根據(jù)實驗研究成果，碳纖維布加固梁的破壞形式有以下幾種：

1、界限破壞，當(dāng)碳纖維和鋼筋的配置率適當(dāng)，在受壓混凝土達(dá)到極限應(yīng)變的時候，受拉區(qū)纖維剛好達(dá)到極限強度，此時材料的強度得到充分發(fā)揮，截面的延性也達(dá)大值；

2、適筋破壞，鋼筋受拉屈服，受壓區(qū)混凝土被壓壞，碳纖維未達(dá)到極限應(yīng)變；

3、少筋破壞，受拉鋼筋先達(dá)到屈服，然后碳纖維片材超過極限拉應(yīng)變，并達(dá)到極限狀態(tài)而被拉壞，而此時受壓區(qū)混凝土尚未破壞；

4、超筋破壞，加固量過大，受拉鋼筋屈服前，受壓區(qū)混凝土被壓壞；

5、粘接破壞，在達(dá)到正截面極限承載力前，碳纖維片材與混凝土產(chǎn)生剝離破壞。

與此同時，碳纖維布加固在工程中已經(jīng)有了很多的應(yīng)用，卡本碳纖維布在上海證券所加固工程以及清華附屬中學(xué)等加固改造工程中得到了大范圍使用。構(gòu)件受彎加固時，應(yīng)用碳纖維加固時應(yīng)使碳纖維的纖維方向與受拉區(qū)的拉應(yīng)力方向一致。在這些工程中它們所有的一個共同病害就是混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，為了防止裂縫處鋼筋與空氣接觸產(chǎn)生氧化，從而導(dǎo)致銹蝕，應(yīng)對裂縫進(jìn)行修補。對裂縫進(jìn)行修補過后，在采用碳纖維布進(jìn)行加固，大致過程如下：

1、首先按照圖紙要求進(jìn)行定位放線；

2、采用硬毛刷對混凝土表面進(jìn)行清理并將轉(zhuǎn)角處打磨成圓弧狀；

3、按設(shè)計要求裁剪碳纖維布；

4、涂抹底膠，粘貼碳纖維布，并沿著單向多次刮壓，涂刷面膠，并對碳纖維布進(jìn)行防護(hù)；

5、待膠固化后，對粘貼碳纖維布進(jìn)行驗收。

總而言之，碳纖維布加固技術(shù)與傳統(tǒng)的增大截面加固法、粘鋼加固法等相比，碳纖維布加固法具有抗拉強度高，耐腐蝕性好、自重輕、施工便捷等優(yōu)點，為結(jié)構(gòu)安全保駕護(hù)航。與此同時，碳纖維布加固除了對開裂的梁板進(jìn)行加固處理之外，還可在戶型改造工程、房屋加層工程、地下室改造工程以及古建筑的修復(fù)工程中應(yīng)用。對于單個空鼓面積不應(yīng)大于10000平方毫米，允許采用注射法進(jìn)行充膠處理，若單個空鼓面積大于10000平方毫米，應(yīng)進(jìn)行割除修補，重新粘貼碳纖維布，粘貼時搭接長度不應(yīng)小于20厘米，若粘結(jié)層數(shù)超過3層，搭接長度不應(yīng)小于30厘米。

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木結(jié)構(gòu)建筑如何加固我國古代建筑，有著獨特的形式與結(jié)構(gòu)，不同時期的古建筑，不僅反映了各個時期的建筑水平，也是對應(yīng)時期的歷史縮影，是我國文化的重要組成部分。

現(xiàn)存的古建筑：如故宮、黃鶴樓、岳陽樓、蘇州園林等，大多為木質(zhì)結(jié)構(gòu)。由于木材本身為有機化合物，易腐爛和蟲蛀。并且在微生物和氣候的長期影響下，木質(zhì)結(jié)構(gòu)會發(fā)生變形、彎曲、龜裂等現(xiàn)象，很難長久保存。加壓或減壓時，千斤頂行程速度應(yīng)控制在20mm/分鐘以內(nèi)，嚴(yán)禁快速沖、放千斤頂行程。古建筑對于我們有著重要的意義與價值，那么如何更好的保留古建筑呢？

保護(hù)古建筑，好的方法是對其進(jìn)行加固改造。1992年9月發(fā)布的國標(biāo)《古建筑木結(jié)構(gòu)維護(hù)與加固技術(shù)規(guī)范》中規(guī)定“古建筑的維護(hù)與加固，必須遵守不改變原狀"的原則。原狀系指古建筑個體或群體中一切有歷史意義的遺存現(xiàn)狀。若需恢復(fù)到創(chuàng)建時原狀或恢復(fù)到一定歷史時期特點的原狀時，必須根據(jù)需要與可能，并具備可靠的歷史考證和充分的技術(shù)論證。碳纖維是一種力學(xué)性能十分優(yōu)異的纖維材料，主要體現(xiàn)在其比重不到鋼材的四分之一，拉伸強度在3500Mpa以上。因此可知：古建筑加固主要遵循歷史建筑保護(hù)的“原真性、必要性和可逆性”，大限度地保持古建筑的原有風(fēng)貌，滿足“修舊如舊”的修繕原則。

在使用傳統(tǒng)方法對木質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固時，有很大的局限性。首先常規(guī)方法加固時，會加設(shè)鐵材加固，鐵材易銹蝕，在使用前必須進(jìn)行除銹抗銹處理。這道工序費力費時，并有可能對建筑造成新的破壞。

木質(zhì)結(jié)構(gòu)的大問題是腐蝕與蟲害。傳統(tǒng)方法中，比較常用的是利用低毒的防腐防蟲藥劑，而其中的毒性成分日積月累，會影響人們健康，造成環(huán)境污染。其次，木材是一種各向異性的自然材料，其順紋抗剪強度和橫紋抗拉強度很低，且古建筑的承重結(jié)構(gòu)由于處于長期荷載作用，較容易產(chǎn)生縱向的裂縫。（5）碳纖維加固膠的使用量要保證充足、飽滿，使用滾筒刷等合適工具沿碳纖維布同一方向反復(fù)滾壓直到膠液充分滲出表面，這么做是為了去除氣泡，使碳纖維布能充分浸潤膠液。

加固技術(shù)發(fā)展至今，已經(jīng)形成很多成熟的傳統(tǒng)方法。然而對于古建筑來說，常規(guī)的方法有：增設(shè)扶壁柱、增設(shè)圈梁構(gòu)造柱、鋼筋混凝土面層等，由于它們的濕作業(yè)時間長，現(xiàn)場擾動較大，同時施工完畢占據(jù)空間大并且易對原結(jié)構(gòu)造成改變。因此，新材料新工藝在古建筑中，應(yīng)有更廣泛的使用。用預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)的碳纖維板能使板材內(nèi)部的碳纖維在承擔(dān)結(jié)構(gòu)傳遞荷載應(yīng)力之前處于較高的應(yīng)力水平，預(yù)先支配了一定程度上的強度，進(jìn)而實現(xiàn)高強性能的發(fā)揮。

碳纖維復(fù)合材料因其強度高、密度低、耐腐蝕及耐久性好而備受加固界青睞。碳纖維材料由于幾何可塑性強、自重輕，纖維布沿其紋路方向的抗拉強度很高，而木材的順紋抗壓強度較高，并且材料間具有良好的粘結(jié)性能，能夠很好地協(xié)同工作。碳纖維材料可塑性大、易裁剪成型，對各式各樣的古建筑物來說，它都能夠隨其外形粘接牢靠。預(yù)應(yīng)力碳纖維布加固原理1、預(yù)應(yīng)力碳纖維布加固方法預(yù)應(yīng)力纖維布加固系統(tǒng)由三部分組成：錨具、碳纖維布、碳纖維膠。因此碳纖維對于古建筑的加固，有著極高的適用性。

其次，木結(jié)構(gòu)采用碳纖維材料進(jìn)行加固，還會對結(jié)構(gòu)起到的防腐作用。碳纖維布與配套使用的環(huán)氧樹脂膠均具有耐腐性，對于木質(zhì)結(jié)構(gòu)來說，防腐是一項長期艱巨的任務(wù)，碳纖維布對木質(zhì)結(jié)構(gòu)既能加固又能使其長期遠(yuǎn)離腐蝕，可以起到一舉兩得的作用。

另外，碳纖維加固工序簡單、所需施工空間小、工期快，有效的防止施工時對古建筑物的破壞。碳纖維材料施工無需對原結(jié)構(gòu)進(jìn)行鉆孔、釘釘?shù)雀淖?，同時質(zhì)輕幾乎不增加結(jié)構(gòu)自重，幾乎符合“保存現(xiàn)狀”的原則。

梁結(jié)構(gòu)加固方法優(yōu)缺點

增大截面加固法是通過增加原梁的受力鋼筋，同時在外側(cè)新澆筑混凝土以增大梁截面。

優(yōu)點：是對增大梁的輕度和剛度穩(wěn)定性是效果明顯的和有保障的，同時可以根據(jù)受力特點個加固目的靈活設(shè)計為單側(cè)、雙側(cè)或三面包套，這為一些位置難以施工的梁提供了靈活性的處理方式，規(guī)范沒有同其他加固方法一樣限制只能提高40%的強度，對承載力相差較大的情況特別適用，該法施工工藝簡單、適應(yīng)性強，并具有成熟的設(shè)計和施工經(jīng)驗，正基于這些優(yōu)點，此方法為我們大部分結(jié)構(gòu)設(shè)計同行的選。目前大量的理論和試驗研究來看，用碳纖維加固鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件時，存在以下幾點不足:1。

缺點：設(shè)計到施工工藝相對其他加固方法較多，現(xiàn)場濕作業(yè)大，周期長，造價相對較大，對現(xiàn)場生產(chǎn)和生活有一定影響。新、舊混凝土結(jié)合、新舊縱筋、箍筋的焊接等節(jié)點處理比較繁瑣，完成質(zhì)量跟施工隊自身素質(zhì)影響較大，增加了結(jié)構(gòu)本身的自重和截面大小，也有可能改變了結(jié)構(gòu)本身的剛度分配，造成相鄰其他構(gòu)件的連鎖加固。環(huán)氧樹脂玻璃纖維復(fù)合筋易于切割，施工方便，刀盤可直接切割，可按不同工程要求生產(chǎn)各種不同規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)及非標(biāo)準(zhǔn)件。

梁粘貼纖維復(fù)合材加固技術(shù)是利用碳素纖維布和專用結(jié)構(gòu)膠對原梁進(jìn)行加固處理

優(yōu)點：纖維復(fù)合材的抗拉強度高，是同等截面鋼材的7-10倍；重量輕、密度只有普通鋼材的1/4；碳纖維復(fù)合材加固的耐久性好，可阻抗化學(xué)腐蝕和惡劣環(huán)境、氣候變化的壞；此外碳纖維還具有耐高溫、耐腐蝕、耐磨損、耐疲勞、耐蠕變性、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、小比重和熱膨脹系數(shù)小的優(yōu)良性能。碳纖維加固的施工方便快捷、省力節(jié)時、施工質(zhì)量易于保證；加固后對原結(jié)構(gòu)外觀和原有凈空無顯著影響，維護(hù)費用低。

缺點：完成質(zhì)量在很大程度上依賴碳纖維布和專用結(jié)構(gòu)膠的選取，而現(xiàn)在市場上纖維材料和結(jié)構(gòu)膠質(zhì)量參差不齊，價格相差比較大，這樣也就有些自身要求不嚴(yán)格的施工單位沒有嚴(yán)格的按照設(shè)計要求選擇材料，而材料是決定此加固方法效果的關(guān)鍵。還有就是本身方法的缺陷，兩種不同材料的共同工作問題，規(guī)范雖然作了滯后效應(yīng)的考慮，但實際當(dāng)中加上施工的誤差，材料本身的差異，理論跟現(xiàn)實是有較大出入的，且加固規(guī)范要求此法在加固時不能超過原構(gòu)件承載力的40%，另外現(xiàn)場施工時還要注意防火問題。5、養(yǎng)護(hù)粘貼碳纖維片后，需自然養(yǎng)護(hù)24h達(dá)到初期固化，并保證固化期間不受干擾。

維布也稱為碳纖維布、碳纖維布、碳纖維編織布、碳纖維預(yù)浸料、碳纖維布、碳纖維布、碳纖維膠帶、碳纖維片(預(yù)浸料)等。廠房加固修補墻體一般都是粘鋼或者粘貼碳纖維布，柱子的加固方式一般也是粘鋼，或者粘貼碳纖維、包鋼，等。一般受損傷較嚴(yán)重的地基或者承重柱，都采用混凝土置換的方法，使原來的破損的混凝土打掉，重新建模灌漿。房屋鑒定由專門的機構(gòu)對房屋的安全性做出科學(xué)的評價，確保居住人的生命財產(chǎn)安全。植筋加固一項針對混凝土結(jié)構(gòu)較簡捷、有效的連接與錨固的技術(shù)；可植入普通鋼筋，也可植入螺栓式錨筋；現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于建筑物的加固改造工程。碳纖維增強布是一種單向碳纖維增強產(chǎn)品，通常選用12K碳纖維絲編織而成。相較于其他的加固方式，利用環(huán)氧樹脂玄武巖纖維板加固有顯而易見的優(yōu)勢，并作為一種新興技術(shù)，得到愈來愈多的青睞與肯定。