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預應力加固技術與碳纖維復合材料的性能與介紹

預應力加固結構的技術是自20世紀末開始研究的一項新型補強技術，在傳統粘貼加固技術上取得了重大突破，它能充分利用碳纖維復合材料的高抗拉強度，避免碳纖維過早剝離的現象，有效地提高結構的強度與剛度，達到減小結構原有裂縫寬度和限制裂縫的形成與發展的效果，顯著提高結構的工作性能。構件受彎加固時，應用碳纖維加固時應使碳纖維的纖維方向與受拉區的拉應力方向一致。其原理與粘貼鋼板加固相似，均是在結構的受拉側粘貼抗拉材料，以起到與結構共同受力，增強配筋的作用。

預應力加固法是采用外加預應力鋼拉桿或型鋼撐桿對結構構件或整體進行加固的方法，特點是通過預應力手段強迫后加部分一拉桿或撐桿受力，改變原結構內力分布并降低原結構應力水平，致使一般加固結構中所特有的應力應變滯后現象得以完全消除，因此后加部分與原結構能較好地共同工作，結構的總體承載能力可顯著提高。另外，如碳纖維需沿基纖維方向繞構件轉角處粘貼時，轉角粘貼處要進行倒角處理并打磨成圓弧狀，圓弧半徑不應小于20mm。

1、預應力加固碳纖維復合材料

預應力碳纖維板彈性模量低而拉伸強度高，充分發揮需要1.5%以上的拉伸變形，而通常構件的變形限制所允許的表面應變遠遠小于這一變形，當加固鋼筋混凝土結構時這一缺陷更加明顯，鋼筋的屈服變形僅為0.18%，即使在不考慮鋼筋初始變形的條件下鋼筋屈服時碳纖維所發揮的強度也不到12%，因此采用傳統粘貼方式進行碳纖維加固時，碳纖維的高強度性能僅能被利用到很少的一部分，大部分的材料強度在結構的正常使用極限狀態內都無法正常發揮，預應力加固技術可使碳纖維板在承擔結構傳遞的荷載應力之前就已經處于較高的應力水平，預先發揮了一定的強度，從而實現了其高強性能的充分利用。碳纖維加固預應力碳纖維板即碳纖維加固補強單向板材，采用碳纖維原料與良好基本樹脂，碳纖維板材具有拉伸強度高、耐腐蝕性、抗震性、抗沖擊性等良好性能，預應力碳纖維板在前者已有特性上提高了結構構件的開裂荷載、屈服荷載。由于采用不同配比、性能各異的樹脂又具有較高粘結強度，能有效傳遞芳綸纖維板與混凝土兩種材料間的應力，保證不產生界面的粘結剝離。改善使用荷載下的性能。

碳布、粘鋼現場拉拔該如何進行結構加固主要涉及到碳纖維加固、粘鋼加固、增大截面加固、外粘型鋼加固以及外加預應力加固等，碳纖維加固和粘鋼加固又是這些加固工藝中經常用到的加固方法。碳纖維束只有分布排列均勻，加工成復合材料后才能起到整體均勻受力的作用，若材質的均勻性不好，則構件受力后到之纖維片拒不受力不均，使碳纖維補強的效果不能充分發揮出來。這兩種加固工藝在施工完畢以后都需要進行現場拉拔，來確定粘接是否合格，也經常有小伙伴咨詢我們碳布和粘鋼現場拉拔該如何進行。

現在給大家介紹下：

1、碳纖維布現場拉拔和粘鋼現場拉拔相同點

在拉拔之前都需要做5個40MM*40MM的試件粘貼在加固位置的附近，等結構膠完全固化后通知試驗室檢測人員來現場進行檢測，結構膠一般3-5天都會完全凝固，力學性能都會達到要求，但為了保險起見，我們都建議試件在第7天再進行拉拔試驗。在做拉拔時由于需要實驗人員到現場進行試驗，需要施工單位提前與實驗室人員定好時間，并且在試驗期間，需要監理在旁邊進行見證。試驗結果確定5個試件都是內聚破壞（基材混凝土破壞面積占粘接面積的85%以上），然后通過計算算出每個試件的破壞拉力值，將大值和小值去掉，剩下的三個數值計算平均值，算出的值滿足國標規范，則說明現場拉拔合格。錨具實現碳纖維板的張拉和固定、結構膠使碳纖維板和被加固的構件形成一個共同受力的整體。

2、碳纖維布現場拉拔和粘鋼現場拉拔不同點

鋼板的試件在粘貼前需要提前裁剪好，碳布的試件可以將整塊碳布粘貼在試驗位置，在拉拔試驗開始時再進行裁剪。這主要是因為鋼板試件在粘貼好以后不宜裁剪，如果用等離子切割機強行切割會導致膠體受損，而碳纖維布在粘貼好以后可以用角磨機進行切割；假如當操作不慎弄到皮膚或衣物上時，要盡快用酮清洗同時用大量清水沖洗。碳布經常會有多層拉拔，而鋼板基本不會有多層拉拔的情況，碳布在進行多層拉拔試驗時不可以發生層間破壞，否則認定不合格。

現場拉拔是檢測碳布、鋼板粘貼效果的一個重要步驟，檢測合格可以說明現場的粘接效果是滿足要求，這也能充分說明結構膠的粘接性能好壞。

碳纖維在鋼結構加固中效果如何

碳纖維加固能在混凝土結構中起到作用，是由于碳纖維與混凝土形成整體，在荷載繼續增加時，能夠與混凝土形成整體共同受力，分擔混凝土結構承受的荷載以提高結構承載力。在混凝土加固的時候，要求碳纖維自身強度必須有保障和碳纖維必須與基材形成整體共同受力，否則碳纖維加固都將無法生效。抗拉強度高，是普通鋼材的4-8倍，極適合于鋼筋混凝土結構的加固補強。

碳纖維加固技術的不斷發展，新的技術已經將碳纖維用于鋼結構中，有一點是需要注意的，那就是與基材共同受力，會影響碳纖維在鋼結構中運用的重要因素。碳纖維在對鋼結構進行加固時，由于基材的不同，相較混凝土結構易發生粘接破壞、致使碳纖維無法充分發揮強度。為了達到預期的加固效果，碳纖維復合材端部必須采取錨固措施。預應力碳纖維布加固混凝土可以充分發揮碳纖維布的高強性能，預應力碳纖維布加固的混凝土要比普通碳纖維布加固混凝土的承載力，剛度等性能指標都有明顯提高，而且施加預應力越大，提高的效果越明顯。

碳纖維復合材的性能還在不斷的提升中，能夠為鋼結構加固提供越來越強大的支持。隨著材料的不斷優化、突破、粘貼碳纖維復合材加固必將用于更多、鋼結構，為更多的結構安全保駕護航。