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粘贴:粘结剂的性能和粘贴工艺是使被加固构件与碳纤维布共同受力的保证,要求粘结剂对被粘贴界面和碳纤布有高的粘结力和强度,抗拉、抗压、特别是粘贴抗剪强度应远高于混凝土相应的强度,粘结剂对界面和碳纤维布都要有良好的渗透性和相容性,具有抗冲击、耐疲劳、抗老化等优异性能,因此应该采用专用的粘结剂;完善的施工工艺是加固效果的重要因素,主要的要求是:清理、修复、整平被粘贴面,被粘贴面应干燥、防潮;采用专用的工具,涂布粘度较大的粘结剂,对碳纤布经过适度的辗压,使粘结剂充分浸渍于单丝中;消除气泡,不允许出现离壳、乱丝、邹折、扭曲的现象;完善的工艺和训练有素的工人,可以做到有效的粘贴面积在99%以上,使碳纤维的性能真正得以发挥.
1995年日本板神大地震和台湾大地震后之后,碳纤维作为耐震补强材料和技术的地位得到了进一步的发展和确定。近年来在国内不少高等院校、科研部门、和各大设计院参与到对碳纤维的应用和研究,目前国家还没有颁布正式的设计和施工规范,在建设部确定的研究项目中,已包括有“纤维增强复合材料(FRP)用于城市桥梁的加固与修补研究”、“碳纤维材料加固混凝土结构新技术”等课题,碳纤维的应用研究已得到国家的重视!构造:对于受弯构件碳纤布是粘贴于受拉区,以补充钢筋的不足,粘于梁的两侧,以提高梁的抗剪能力,缠绕于混凝土柱外侧约束了混凝土的侧向变形,可以高柱的承载能力和柱的轴压比,缠绕于桁架的节点可使节点得到整体的加固.
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碳纤维--是由有机母体纤维(例如粘胶丝、聚丙烯腈或沥青)采用高温分解法在1000~3000度高温的惰性气体下制成的!其结果是除碳以外的所有元素都予以去除.碳纤维还是一种力学性能优异的新材料,它的比重不到钢的1/4,碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3500Mpa以上,是钢的7~9倍,抗拉弹性模量为23000~43000Mpa亦高于钢!因此CFRP的比强度即材料的强度与其密度之比可达到2000Mpa/(g/cm3)以上,而A3钢的比强度仅为59Mpa/(g/cm3)左右,其比模量也比钢高.
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首先是在航空航天等军事领域的应用,逐步扩展到民用工业,而真正用于建筑工程结构加固也就只有近十多来年的历史。碳纤维和石墨纤维一般统称为碳纤维,含碳量都在95%以上,但碳元素只有在高温高压下才能熔融,不可能直接从碳元素制取碳纤维,理论上任何有机纤维经碳化后均可制成碳纤维,实际上目前具有工业意义的原丝仅有聚丙烯腈纤维(PAN)和中间相沥青,各国生产碳纤维主要是以聚丙烯腈纤维为原料,经过高温碳化等特殊工艺加工成极细的纤维丝(直径5~10μm),提高单丝强度,使一定量纤维的表面积增大很多,更利于加强与树脂胶的结合!
缺点:碳纤维整体上无疑是一种轻质高强性能优异的新兴建材,但也有其自身的特点或缺点,碳纤维的抗剪强度很低,延伸率小,还不到一般钢材的1/10,应力应变关系曲线近乎直线,没有塑性平台,从这个意义上,碳纤维是一种脆性材料,在设计和构造上应予注意;用于普通钢筋混凝土结构受弯构件中,受极限应变0。01的限制,实际可采用的设计强度还不到其极限强度的70%,颇有大材小用之感,或者用作预应力筋或斜拉桥的拉索,才能充分发挥碳纤维的抗拉性能,但这已是另外一个的应用领域了!