碳纖維加固技術(shù)在磚混結(jié)構(gòu)加固中的應(yīng)用摘要：以一個工工程應(yīng)用為例例介紹了碳纖纖維復(fù)合材料料（CFRP）在磚混結(jié)結(jié)構(gòu)加固中的的計(jì)算方法和和施工工藝。關(guān)鍵詞：碳纖維維復(fù)合材料磚混結(jié)構(gòu)加固技術(shù)APPLICAATIONOFCFPPRTOSTRENNGTHENNBRICCKWORKKSTRUUCTUREESAbstracct：ThemmethoddandtechnnicsoofCFRRPstrrengthheninggforbrickkworkstruccturessisiintrodducedbaseddonaanappplicattioneexamplleofreconnstrucctionenginneerinng.Keywordds：CFRP,brickkworkstruccturess,strrengthhenteechnollogy碳纖維增強(qiáng)聚合合物（CarboonFibberReiinforccedPoolymerr簡稱CFRP）是一種新新興的高強(qiáng)材材料，最早應(yīng)應(yīng)用于航空航航天等高科技技領(lǐng)域，近年年來在土木工工程領(lǐng)域中的的研究與應(yīng)用用得到了迅速速發(fā)展。碳纖纖維增強(qiáng)聚合合物（也稱碳碳纖維增強(qiáng)塑塑料）由改性性環(huán)氧樹脂粘粘聚高抗拉強(qiáng)強(qiáng)度的碳纖維維束組成。采采用碳纖維布布加固具有以以下幾個優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)：a、抗拉強(qiáng)度度高（抗拉強(qiáng)強(qiáng)度約為二級級鋼的十幾倍倍），效果好好；b、加固后能能大大提高結(jié)結(jié)構(gòu)的耐腐蝕蝕性及耐久性性；c、自重輕（約約200g//m2），基本不不增加結(jié)構(gòu)自自重及截面尺尺寸；柔性好好，易于裁剪剪，適用范圍圍廣，適合任任何形狀；d、施工簡便便（不需大型型施工機(jī)構(gòu)及及周轉(zhuǎn)材料），沒沒有濕作業(yè)，易易于操作，經(jīng)經(jīng)濟(jì)性好；e、施工工期期短。1、工程概況某市公安局干警警接待站建造造于80年代，屬屬于磚混結(jié)構(gòu)構(gòu)，共六層，每每隔兩層布置置一層圈梁，即2、4、6層設(shè)有圈梁，設(shè)計(jì)時未進(jìn)行抗震設(shè)防。1995年曾對2、4、6層周邊圈梁采用加大截面法對其進(jìn)行抗震加固，并在轉(zhuǎn)角增設(shè)抗震柱。2000年5月，建筑物內(nèi)部改造，部分圈梁下承重墻需拆除，需對相應(yīng)圈梁進(jìn)行加固。經(jīng)過方案論證和經(jīng)濟(jì)技術(shù)可行性比較，決定采用碳纖維復(fù)合材料進(jìn)行加固。加固平面如圖1所示。圖1加固固平面（2、4、6層圈梁）2、材料特性⑴本工程使用德德國進(jìn)口的碳碳纖維布（UDO2000），其主要要性能指標(biāo)見見表1：表1型號單位面積質(zhì)量（g·cm-22）設(shè)計(jì)厚度mm設(shè)計(jì)抗拉強(qiáng)度fcf/MMPa彈性模量Ecf/MMPaUDO2002000.11135342.28×1005⑵粘貼用樹脂采采用國產(chǎn)JGN型建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)膠，其主要要性能指示見見表2：表2種類拉伸強(qiáng)度MPa壓縮強(qiáng)度MPa剪切強(qiáng)度MPa適用溫度℃可使用時間min基底樹脂（JGN-E）---0～3815～30修補(bǔ)樹脂（LGN-F）＞28＞50＞180～38＞40粘結(jié)樹脂（JGN-D）＞28＞50＞180～38＞603、加固設(shè)計(jì)3.1基本假定定碳纖維材料加固固后混凝土梁梁的極限承載載力計(jì)算采用用如下基本假假定：（1）受拉區(qū)混混凝土的作用用忽略不計(jì)；；（2）梁受彎后后，混凝土、鋼鋼筋及碳纖維維應(yīng)變符合平平截面假定；；（3）碳纖維材材料采用線彈彈性應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系：σcf=Ecf×εcf且εcf<0.01。3.2設(shè)計(jì)方法法實(shí)用公式根據(jù)極限狀態(tài)應(yīng)應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系系（圖2），由平衡衡條件可得：：當(dāng)χ≥2a時時，fcmbx+ffyAs=fyAs+σAcf（1）Mu≤σAAcf(h-χ/2)+ffyAs(h0-χ/2)-ffyAs(χ/2-as)當(dāng)χ<2a時時，fcmbx+ffyAs=fyAs+σAcf（2）Mu≤σAAcf(h--as)+fyAs(h0-as)圖2截面極極限狀態(tài)應(yīng)力力示意圖式中Muu－包含初始始彎矩的總彎彎矩設(shè)計(jì)值A(chǔ)cf－受拉面面粘貼的碳纖纖維片材截面面面積;σ維強(qiáng);、－、受受壓鋼筋截面面面積;fy、fy－和的、抗壓壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值值;規(guī)程公式根據(jù)《碳纖維片片材加固修復(fù)復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（報(bào)報(bào)批稿）的規(guī)規(guī)定，當(dāng)混凝凝土受壓區(qū)高高度x＞ξcfbh時，其極限限彎矩：M=fyAsxx(h0－x/2)+fyAs(h0－a’)+Ecf[εcf]Acf(h－h(huán)0)（3）當(dāng)混凝土受壓區(qū)區(qū)高度2a≤x≤ξcfbh時，其極限限彎矩：M≤fyAs(h0-0.55gξcfbh)++Ecf[εcf]·AAcf（1-0.5ξcfb）（4）當(dāng)混凝土受壓區(qū)區(qū)高度x＜2a時，其極限限彎矩：M=fyAss(h0-a)+Ecf[]Acf(h0-a)（5）其中，界限相對對受壓區(qū)高度度：ξcfb=0..8εcu/（εcu+[εcf]）（6）[]=km其中km=1-nfEt/420000（7）式中M－包含初始彎彎矩的總彎矩矩設(shè)計(jì)值A(chǔ)cf－受拉面面粘貼的碳纖纖維片材截面面面積;σ維強(qiáng);、－、受受壓鋼筋截面面面積;fy、fy－和的、抗壓壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值值;Ecf維模ξcfb纖到應(yīng)土發(fā)限區(qū)[]碳的變片減維數(shù)碳的εcu土變33.3梁加固設(shè)設(shè)計(jì)梁截面：b×hh=240mmm×3000mm，原梁配有As0=2226mm2As0=226mmm2設(shè)計(jì)彎矩：Muu=28Knn·m設(shè)計(jì)配筋A(yù)s=4002mm2As=226mmm2按實(shí)用公式計(jì)算算（因?yàn)槿α毫涸浣罱財(cái)鄶辔恢貌幻鳎蛹庸逃?jì)算中不不考慮原配筋筋作用）首先估算混凝土土受壓區(qū)高度度χ≈45.6mmm<2a＇=70mmm根據(jù)公式(2)),解得:Acf=46..34mm22按規(guī)程公式計(jì)算算（因?yàn)槿α毫涸浣罱財(cái)鄶辔恢貌幻鳎蛹庸逃?jì)算中不不考慮原配筋筋作用）km=1-ncEt/420000=0..881[]=km=0..011取[]=0..01界限相對高度：：ξcfb=0..8×0.00033/(((0.00033+0..01)=00.19855χ≈52.2668mm<22a=70mmm根據(jù)公式（4），解解得：取Acf=466.34mmm2設(shè)計(jì)結(jié)論兩種計(jì)算公式（2）與（5）相比較，在在x＜2a’時，計(jì)算公公式是一致的的。在χ≥2a，規(guī)程公式式還區(qū)分χ<ξcfbh和ξcfbh≤χ的情況，本本設(shè)計(jì)采取在在梁底粘貼240mm寬碳纖維布布兩層（Acf=52..8mm2），可滿足足設(shè)計(jì)和使用用要求。3.4構(gòu)造做法法為了加強(qiáng)梁底碳碳纖維布的錨錨固及增加梁梁的抗剪能力力,在梁端每側(cè)側(cè)粘貼160mm寬U型箍1道,在主次梁相相交處每側(cè)粘粘貼160mm寬U型箍1道,具體做法如如圖3所示。4、加固施工一般工藝流程為為卸荷—基底處理—涂底膠—找平—粘貼—保護(hù)。考慮本工程特殊殊施工環(huán)境因因素，加固中中應(yīng)進(jìn)行卸荷荷。加固前先先將板面粉刷刷層及板面雜雜物清除。本工程加固施工工中，應(yīng)先鑿鑿開保護(hù)層直直至結(jié)構(gòu)層基基面，方可進(jìn)進(jìn)行下一步處處理。圖3廈門市公安局接待站-粘貼碳纖維加固圖圖3廈門市公安局接待站-粘貼碳纖維加固圖基本施工步驟：：⑴基底處理①混凝土表層出出現(xiàn)剝落、空空鼓、蜂窩、腐腐蝕等劣化現(xiàn)現(xiàn)象的部位應(yīng)應(yīng)予以鑿除，對對于較大面積積的劣質(zhì)層在在鑿除后應(yīng)用用環(huán)氧砂漿進(jìn)進(jìn)行修復(fù)。②混凝土角磨機(jī)機(jī)、砂紙等機(jī)機(jī)具除去混凝凝土表面的浮浮漿、油污等等雜質(zhì)，構(gòu)件件基面的混凝凝土要打磨平平整，尤其是是表面的凸起起部位要磨平平，轉(zhuǎn)角粘貼貼處要進(jìn)行倒倒角處理并打打磨成圓弧狀狀（R≥20mm）。③風(fēng)機(jī)將混凝土土表面清理干干凈，并保持持干燥。⑵涂底膠①按配合比主劑劑∶固化劑＝3:1配置底膠。將將主劑與固化化劑先后置于于容器中，用用彈簧秤計(jì)量量，電動攪拌拌器均勻攪拌拌。根據(jù)現(xiàn)場場實(shí)際氣溫決決定用量并嚴(yán)嚴(yán)格控制使用用時間，一般般情況下20—50mim內(nèi)用完。②將底膠均勻涂涂刷于混凝土土表面，待膠膠固化后（固固化時間視現(xiàn)現(xiàn)場氣溫而定定，以指觸干干燥為準(zhǔn)）再再進(jìn)行下一工工序施工。一一般固化時間間為6—24h。⑶找平①混凝土表面凹凹陷部位應(yīng)用用修補(bǔ)劑填平平，模板接頭頭等出現(xiàn)高度度差的部位應(yīng)應(yīng)用修補(bǔ)劑填填補(bǔ)，盡量減減小高度差。②轉(zhuǎn)角處也應(yīng)用用修補(bǔ)劑修補(bǔ)補(bǔ)成光滑的圓圓弧，半徑不不小于20mm。待修補(bǔ)劑劑表面指觸干干燥后方可進(jìn)進(jìn)行下一步工工序。⑷粘貼①按設(shè)計(jì)要求的的尺寸裁剪碳碳纖維布。②調(diào)配、攪拌粘粘貼材料粘結(jié)結(jié)劑（使用方方法與底膠相相同），然后后均勻涂抹于于待粘貼的部部位，在搭接接、混凝土拐拐角等部位要要多涂刷一些些。涂刷厚度度要比底膠稍稍厚。嚴(yán)禁出出現(xiàn)漏刷現(xiàn)象象，特別注意意要粘貼碳纖纖維的邊緣部部位。③粘貼碳纖維布布，在確定所所粘貼部位無無誤后，用特特制工具反復(fù)復(fù)沿纖維方向向滾壓，去除除氣泡，并使使粘結(jié)膠充分分浸透碳纖維維布；并用刮刮板刮涂碳纖纖維布表面粘粘結(jié)膠，使之之均勻。多層層粘貼應(yīng)重復(fù)復(fù)上述步驟，待待碳纖維布表表面指觸干燥燥方可進(jìn)行下下一層的粘貼貼。④在碳纖維布的的表面均勻涂涂抹粘結(jié)膠。用用工具反復(fù)沿沿纖維方向滾滾壓，并用刮刮板刮涂碳纖纖維布表面粘粘結(jié)膠，使之之均勻。⑤在最后一層碳碳纖維布的表表面均勻涂抹抹粘結(jié)膠。用用工具反復(fù)沿沿纖維方向滾滾壓，并用刮刮板刮涂碳纖纖維布表面粘粘結(jié)膠，使之之均勻。⑥碳纖維布沿纖纖維方向的搭搭接長度不得得小于200mm。⑸保護(hù)加固后的碳纖維維布表面采用用抹灰或噴防防火涂料進(jìn)行行保護(hù)。⑹質(zhì)量要求①每一道工序結(jié)結(jié)束后均應(yīng)按按工藝要求進(jìn)進(jìn)行檢查，并并做好相關(guān)的的驗(yàn)收記錄，如如出現(xiàn)質(zhì)量問問題，應(yīng)立即即返工。②施工結(jié)束后的的現(xiàn)場驗(yàn)收以以評定碳纖維維布與混凝土土之間的粘結(jié)結(jié)質(zhì)量為主，用用小錘等工具具輕輕