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碳纖維材料以其輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐腐、耐疲勞等優(yōu)點(diǎn),在混凝土結(jié)構(gòu)加固中應(yīng)用廣泛。碳纖維板即碳纖維加固補(bǔ)強(qiáng)單向板材,其成型工藝是將碳纖維浸漬樹脂后在模具內(nèi)固化并連續(xù)拉擠成型。具有拉伸強(qiáng)度高、耐腐蝕性、抗震性、抗沖擊性等良好性能。
嵌入式粘貼碳纖維板加固
在我國(guó),粘貼碳纖維板加固混凝土結(jié)構(gòu)加固方法已較為普及,與其相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50367-2013)對(duì)其也有相關(guān)規(guī)定。而嵌入式粘貼碳纖維板加固方法,最開(kāi)始是為避免外貼碳板與混凝土間發(fā)生剝離破壞而成為研究熱點(diǎn)。
嵌入式碳板加固:在結(jié)構(gòu)構(gòu)件表層開(kāi)槽,將碳纖維板嵌入其中,利用黏結(jié)劑使其與構(gòu)件結(jié)合緊密,達(dá)到加固和補(bǔ)強(qiáng)的目的。
試驗(yàn)對(duì)比分析
本文參考某論文通過(guò)用內(nèi)嵌碳纖維板條加固法,加固混凝土梁抗彎性能進(jìn)行試驗(yàn)研究,利用相關(guān)數(shù)據(jù)解析不同黏結(jié)劑、不同加固方法(內(nèi)嵌與外貼)的加固效果。
試驗(yàn)內(nèi)容:
擬對(duì)5根試驗(yàn)梁進(jìn)行抗彎靜載試驗(yàn),1根對(duì)比梁L1、1根外貼碳板加固梁L2、3根內(nèi)嵌不同黏結(jié)材料的碳板加固梁(環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)膠L3、環(huán)氧砂漿L4、水泥砂漿L5)對(duì)加固梁的破壞形態(tài)、剛度、荷載-應(yīng)變、極限承載力、裂縫等進(jìn)行分析。
試驗(yàn)做法:
1. 抗彎承載力及破壞形態(tài)分析
通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn),1.加固梁極限承載力比未加固梁L1提高幅度17%~37%,2.以環(huán)氧樹脂為黏結(jié)材料的內(nèi)嵌碳板效果最好。
2. 荷載—應(yīng)變分析
從加固梁跨中碳板荷載-應(yīng)變關(guān)系曲線看出,在開(kāi)裂荷載后,外貼梁L2與內(nèi)嵌梁的應(yīng)變差很大,即碳板承擔(dān)的力相差很大。由于外貼梁發(fā)生剝離破壞,碳板退出工作。內(nèi)嵌加固梁則呈現(xiàn)一定的塑性。
3. 裂縫分析
通過(guò)試驗(yàn)梁荷載-裂縫寬度曲線,可以看出,未加固梁在混凝土開(kāi)裂后,曲線斜率變小,裂縫變化較快,平均裂縫間距增大。而加固梁在受拉鋼筋屈服前,裂縫緩慢發(fā)展,直到碳板失效,裂縫才迅速增大。
以上試驗(yàn)數(shù)據(jù)和分析,相信大家對(duì)1.碳板加固梁對(duì)比未加固梁抗彎承載力有較大程度提高,抑制了裂縫的發(fā)展,裂縫的間距和裂縫的寬度都有減小。2.內(nèi)嵌碳板黏結(jié)材料性能最好的為環(huán)氧樹脂,其結(jié)果顯而易見(jiàn),但對(duì)于內(nèi)嵌碳板條加固梁的極限承載力提高幅度要高于外貼碳板加固梁,主要是因?yàn)槌霈F(xiàn)剝離破壞現(xiàn)象,有了初步的結(jié)論。
但試驗(yàn)并未對(duì)所用外貼碳板環(huán)氧樹脂黏結(jié)劑指標(biāo)進(jìn)行說(shuō)明(是否滿足國(guó)標(biāo)使用要求),這會(huì)不會(huì)影響試驗(yàn)結(jié)果有待考究。
另外我想補(bǔ)充的是:針對(duì)外貼碳板加固出現(xiàn)剝離破壞,其可以從兩方面進(jìn)行優(yōu)化處理。
1.增加碳布U型箍,起到對(duì)碳板進(jìn)行錨固、防止剝離破壞作用,且U型箍對(duì)受彎構(gòu)件中斜截面承載力有提升作用。
2.選用優(yōu)質(zhì)的碳板膠,滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《工程結(jié)構(gòu)加固材料安全性鑒定技術(shù)規(guī)范》GB50728-2011對(duì)其相關(guān)性能要求。尤其不能用粘鋼膠代替碳板膠使用,兩者性能指標(biāo)有較大差別,尤其伸長(zhǎng)率指標(biāo),如果碳板膠伸長(zhǎng)率只有1.2%(粘鋼膠的伸長(zhǎng)率要求),那么碳板膠會(huì)先破壞,不能充分發(fā)揮碳板的強(qiáng)度。