浅析碳纤维复合材料在建筑结构加固中的应用

2023-01-26

1. 碳纤维复合材料概述

碳纤维是一类特种纤维, 它主要由碳元素构成, 种类有很多, 并且其种类间的差别主要又含碳量的多少来决定, 而一般情况下, 其含碳量都大于90%。碳纤维拥有一般碳元素材料的一些性能, 比如抗腐蚀性强、导电性和导热性好、耐高温等特性。同时碳纤维也有着自身的特点, 比如外形有着明显的各向异性, 柔软度好, 而且容易加工成各类织物, 且其顺纤维轴的方向的强度也很高。碳纤维容重比较小, 因此其比强度比较高。碳纤维是一种力学性能很好的优质新材料, 它的比重比钢的四分之一还要小, 而且在一般情况下, 碳纤维复合材料的抗拉强度标准值都在3500Mpa以上, 这个数值大约是钢材的7到10倍, 而其抗拉弹性原点模量大概是23000Mpa-43000Mpa, 与钢材相比同样高于它。将碳纤维作为加强材料与树脂料融合, 从而形成一种碳纤维复合材料。

和别的材料比起来, 碳纤维复合材料的优越性很高, 它有着其它材料难以企及的独特性能。首先, 在抗拉强度标准值方面, 碳纤维复合材料大概比钢材要高出至少10倍;其次, 碳纤维复合材料有着非常完美的抗震性能, 这主要表现在它的自振频率上, 其自振频率与别的比起来是比较高的, 这就很好的防止了共振现象的发生;再次, 碳纤维复合材料耐久性能非常优秀, 并且它还具备抗盐、抗酸以及抗碱等耐侵蚀性能;最后, 碳纤维复合材料有着良好的柔软性, 这是由于树脂具有一定的流动性, 因此其产品不会拘泥于固定的形状, 而且着色也有很大的选择空间, 这样就能够根据实际情况最大程度地满足建筑美学的需要。

2. 碳纤维复合材料在建筑结构加固中的应用

长期以来, 建筑结构在自然条件和人为条件的双重作用下, 随着时间的增长它的相关使用功能会相应的有所降低, 这在建筑建设中是一个不可避免的问题。一般来说, 我国建筑的结构设计使用期限是50年, 换句话说, 在这50年内建筑可以极大地满足人们的需求, 而超出这个使用期限后则需要对其进行相关的加固, 加固后才可以更好的继续使用。此外, 再加上外力的因素影响 (撞击破坏、地震破坏等) , 很多的建筑结构不到使用期满就受到了很多破坏。由此看来, 建筑加固的作用是非常重要的。碳纤维复合材料加固钢筋混凝土结构可以很好的解决建筑结构受损问题, 在加固过程中可以保存原结构状态, 施工方式也非常简单方便, 而且加固后可以极大提高结构的性能, 并且满足设计的要求。

在工业和民用建筑结构中, 碳纤维复合材料在对柱进行加固以提高其抗震性、对楼面板的加固以及钢筋混凝土梁的抗弯等方面都有应用。现阶段, 对碳纤维符合材料加固钢筋混凝土构件的研究在逐步增多, 而其得到了很好的推广, 在实际工程建设应用中碳纤维复合材料呈现出增多的趋势。鉴于我国建筑中混凝土结构的使用比较多, 下文讨论的重点将放在混凝土结构坚固应用。

2.1 构件表面处理注意的事项

第一, 在构件表面处理时温度因素是非常重要的, 所以一定要把握好温度, 将温度控制在6℃-35℃之间, 构件混凝土外表层不能有超过4%的水分, 其相对湿度也只能低于85%。第二, 在进行施工时, 如果发现加固区域有裂缝存在, 那么要停下加固工作, 先修补出现的裂缝。第三, 在施工中如果发现待加固构件混凝土表面有缺陷混凝土, 那么就要进行及时的处理, 然后进行磨平工作, 保障该区域的平整, 最后用丙酮溶液进行反复清洗, 将表面存在的灰尘和油污等杂进行有效清除, 从而方便修补工作的进行。

2.2 底胶涂刷注意事项

第一, 在涂刷底胶时则要使用专门的工具 (滚筒) , 这样才可以确保其涂刷均匀, 并且还要对待加固构件混凝土表面进行细致的涂刷, 涂刷的边界要比所粘贴的碳纤维复合材料的边界大。第二, 当底胶凝结后要仔细检查其表面是否光滑, 如果发现凹凸不平的情况那么就要使用砂纸进行磨平处理, 保证这些地方的平整光滑。

2.3 涂刷找平胶进行找平应注意的事项

第一, 当底胶干燥后则要对其表面进行认真检查, 假如有凹凸、缺损等现象, 那么就要及时使用找平胶来处理。第二, 在进行找平材料选择时一定要注意使用和底胶一样的调制。

2.4 养护过程中需要注意问题

其一, 在加固工程施工结束后应避免受到外界的干扰和外力的冲击, 而且养护的时间至少不能低于一天;其二, 在加固建设进行中以及加固结束后都要做好防护措施, 施工过程中以及完成施工后, 以防雨水和受到其他的污染。

3. 结语

综上所述, 在今后的施工建设中, 碳纤维复合材料在建筑结构加固方面有着光明的发展方向。有一点一定要明白, 那就是作为一种新型的建筑材料, 碳纤维复合材料不是要替代传统建筑材料在施工中的应用, 而是更多的去弥补传统建筑材料的不足和短处, 作为一种重要的补充而存在。对建筑机构加固工程来说, 碳纤维复合材料的应用是一种创新, 更是技术层面上的一次伟大的革新, 所以在今后的工作中值得推广应用。

摘要：在当前建筑结构中, 碳纤维复合材料是一种新型材料, 同时也是行业内人们讨论的热点。伴随市场经济和科学技术的发展, 在现阶段的建筑结构中, 碳纤维复合材料得到了很多的应用, 其应用范围不但分布在东部沿海一些发达城市, 而且在一些内地城市中也都在对碳纤维复合材料进行积极研究。本文首先分析了碳纤维复合材料的特性, 然后对其在建筑结构加固中的应用进行了讨论。

关键词：碳纤维复合材料,建筑结构加固,应用