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玄武巖纖維板在橋梁加固中的應用

1、環氧樹脂玄武巖纖維板加固原理

玄武巖纖維預浸熱固性環氧樹脂后，在模具內固化并通過連續拉擠成型成為環氧樹脂玄武巖纖維板，玄武巖纖維提供了板材所需要的高強度，樹脂提供了較好的耐腐蝕性能。芳綸纖維具有高強度、高模量、低延伸、電絕緣、抗震性好、可紡性、施工簡便等優良性能，可以提供板材所需要的高強度。加固過程中，使用粘鋼膠沿受拉方向或垂直于裂縫方向粘貼在要補強的結構上，包括梁、柱、懸挑梁、板等需要加固和變更的工程，使玄武巖纖維板與加固基體形成一個新的復合體，即使環氧樹脂玄武巖纖維板與原有鋼筋混凝土結構共同受力增大結構的抗裂或抗剪能力，提高橋梁結構的強度、剛度、抗裂性和延伸性。

2、環氧樹脂玄武巖纖維板在橋梁加固應用概況

   環氧樹脂玄武巖纖維板的低密度、高強度、耐久性好、耐酸堿化學腐蝕性能強、抗壓抗剪強度大這些優異性能都決定了環氧樹脂玄武巖纖維板將在橋梁結構的加固補強中得到廣泛應用。（6）固化養護與拆卸夾具：應碳纖維布在施工環境溫度和材料特性合理控制固化時間，當施工環境溫度低于25℃時，固化時間相對延長。玄武巖纖維板坐補強橋梁混凝土結構時，不需要增加螺栓和柳釘固定，對原混凝土結構擾動較小，相較于置換混凝土加固法、化學灌漿施工等加固方法，環氧樹脂玄武巖纖維板工藝簡單方便。相較于其他的加固方式，利用環氧樹脂玄武巖纖維板加固有顯而易見的優勢，并作為一種新興技術，得到愈來愈多的青睞與肯定。三、淺析碳纖維布加固破壞原理及施工工藝據了解碳纖維布加固技術在90年代在我國建筑工程和橋梁隧道工程領域中開始被應用，在早期其加固費用昂貴，碳纖維布加固技術的發展被限制，隨著我國科技實力的不斷發展，碳纖維布加固的造價不斷降低，使的碳纖維布加固技術日益成熟，其應用領域不斷增大，讓碳纖維材料在工程應用領域中得到了推廣。

碳纖維布加固混凝土柱：

采用碳纖維布對混凝土進行加固，其原理是利用了碳纖維的高抗拉強度和對混凝土的約束作用，使得混凝土處于三向受壓狀態，從而提高混凝土柱的極限承載力和壓縮能力。

碳纖維布加固混凝土梁：

根據實驗研究成果，碳纖維布加固梁的破壞形式有以下幾種：

1、界限破壞，當碳纖維和鋼筋的配置率適當，在受壓混凝土達到極限應變的時候，受拉區纖維剛好達到極限強度，此時材料的強度得到充分發揮，截面的延性也達大值；

2、適筋破壞，鋼筋受拉屈服，受壓區混凝土被壓壞，碳纖維未達到極限應變；

3、少筋破壞，受拉鋼筋先達到屈服，然后碳纖維片材超過極限拉應變，并達到極限狀態而被拉壞，而此時受壓區混凝土尚未破壞；

4、超筋破壞，加固量過大，受拉鋼筋屈服前，受壓區混凝土被壓壞；

5、粘接破壞，在達到正截面極限承載力前，碳纖維片材與混凝土產生剝離破壞。

與此同時，碳纖維布加固在工程中已經有了很多的應用，卡本碳纖維布在上海證券所加固工程以及清華附屬中學等加固改造工程中得到了大范圍使用。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。在這些工程中它們所有的一個共同病害就是混凝土結構出現裂縫，為了防止裂縫處鋼筋與空氣接觸產生氧化，從而導致銹蝕，應對裂縫進行修補。對裂縫進行修補過后，在采用碳纖維布進行加固，大致過程如下：

1、首先按照圖紙要求進行定位放線；

2、采用硬毛刷對混凝土表面進行清理并將轉角處打磨成圓弧狀；

3、按設計要求裁剪碳纖維布；

4、涂抹底膠，粘貼碳纖維布，并沿著單向多次刮壓，涂刷面膠，并對碳纖維布進行防護；

5、待膠固化后，對粘貼碳纖維布進行驗收。

總而言之，碳纖維布加固技術與傳統的增大截面加固法、粘鋼加固法等相比，碳纖維布加固法具有抗拉強度高，耐腐蝕性好、自重輕、施工便捷等優點，為結構安全保駕護航。與此同時，碳纖維布加固除了對開裂的梁板進行加固處理之外，還可在戶型改造工程、房屋加層工程、地下室改造工程以及古建筑的修復工程中應用。對于單個空鼓面積不應大于10000平方毫米，允許采用注射法進行充膠處理，若單個空鼓面積大于10000平方毫米，應進行割除修補，重新粘貼碳纖維布，粘貼時搭接長度不應小于20厘米，若粘結層數超過3層，搭接長度不應小于30厘米。

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木結構建筑如何加固我國古代建筑，有著獨特的形式與結構，不同時期的古建筑，不僅反映了各個時期的建筑水平，也是對應時期的歷史縮影，是我國文化的重要組成部分。

現存的古建筑：如故宮、黃鶴樓、岳陽樓、蘇州園林等，大多為木質結構。由于木材本身為有機化合物，易腐爛和蟲蛀。并且在微生物和氣候的長期影響下，木質結構會發生變形、彎曲、龜裂等現象，很難長久保存。加壓或減壓時，千斤頂行程速度應控制在20mm/分鐘以內，嚴禁快速沖、放千斤頂行程。古建筑對于我們有著重要的意義與價值，那么如何更好的保留古建筑呢？

保護古建筑，好的方法是對其進行加固改造。1992年9月發布的國標《古建筑木結構維護與加固技術規范》中規定“古建筑的維護與加固，必須遵守不改變原狀"的原則。原狀系指古建筑個體或群體中一切有歷史意義的遺存現狀。若需恢復到創建時原狀或恢復到一定歷史時期特點的原狀時，必須根據需要與可能，并具備可靠的歷史考證和充分的技術論證。碳纖維是一種力學性能十分優異的纖維材料，主要體現在其比重不到鋼材的四分之一，拉伸強度在3500Mpa以上。因此可知：古建筑加固主要遵循歷史建筑保護的“原真性、必要性和可逆性”，大限度地保持古建筑的原有風貌，滿足“修舊如舊”的修繕原則。

在使用傳統方法對木質結構進行加固時，有很大的局限性。首先常規方法加固時，會加設鐵材加固，鐵材易銹蝕，在使用前必須進行除銹抗銹處理。這道工序費力費時，并有可能對建筑造成新的破壞。

木質結構的大問題是腐蝕與蟲害。傳統方法中，比較常用的是利用低毒的防腐防蟲藥劑，而其中的毒性成分日積月累，會影響人們健康，造成環境污染。其次，木材是一種各向異性的自然材料，其順紋抗剪強度和橫紋抗拉強度很低，且古建筑的承重結構由于處于長期荷載作用，較容易產生縱向的裂縫。（5）碳纖維加固膠的使用量要保證充足、飽滿，使用滾筒刷等合適工具沿碳纖維布同一方向反復滾壓直到膠液充分滲出表面，這么做是為了去除氣泡，使碳纖維布能充分浸潤膠液。

加固技術發展至今，已經形成很多成熟的傳統方法。然而對于古建筑來說，常規的方法有：增設扶壁柱、增設圈梁構造柱、鋼筋混凝土面層等，由于它們的濕作業時間長，現場擾動較大，同時施工完畢占據空間大并且易對原結構造成改變。因此，新材料新工藝在古建筑中，應有更廣泛的使用。用預應力加固技術的碳纖維板能使板材內部的碳纖維在承擔結構傳遞荷載應力之前處于較高的應力水平，預先支配了一定程度上的強度，進而實現高強性能的發揮。

碳纖維復合材料因其強度高、密度低、耐腐蝕及耐久性好而備受加固界青睞。碳纖維材料由于幾何可塑性強、自重輕，纖維布沿其紋路方向的抗拉強度很高，而木材的順紋抗壓強度較高，并且材料間具有良好的粘結性能，能夠很好地協同工作。碳纖維材料可塑性大、易裁剪成型，對各式各樣的古建筑物來說，它都能夠隨其外形粘接牢靠。預應力碳纖維布加固原理1、預應力碳纖維布加固方法預應力纖維布加固系統由三部分組成：錨具、碳纖維布、碳纖維膠。因此碳纖維對于古建筑的加固，有著極高的適用性。

其次，木結構采用碳纖維材料進行加固，還會對結構起到的防腐作用。碳纖維布與配套使用的環氧樹脂膠均具有耐腐性，對于木質結構來說，防腐是一項長期艱巨的任務，碳纖維布對木質結構既能加固又能使其長期遠離腐蝕，可以起到一舉兩得的作用。

另外，碳纖維加固工序簡單、所需施工空間小、工期快，有效的防止施工時對古建筑物的破壞。碳纖維材料施工無需對原結構進行鉆孔、釘釘等改變，同時質輕幾乎不增加結構自重，幾乎符合“保存現狀”的原則。

梁結構加固方法優缺點

增大截面加固法是通過增加原梁的受力鋼筋，同時在外側新澆筑混凝土以增大梁截面。

優點：是對增大梁的輕度和剛度穩定性是效果明顯的和有保障的，同時可以根據受力特點個加固目的靈活設計為單側、雙側或三面包套，這為一些位置難以施工的梁提供了靈活性的處理方式，規范沒有同其他加固方法一樣限制只能提高40%的強度，對承載力相差較大的情況特別適用，該法施工工藝簡單、適應性強，并具有成熟的設計和施工經驗，正基于這些優點，此方法為我們大部分結構設計同行的選。目前大量的理論和試驗研究來看，用碳纖維加固鋼筋混凝土結構或構件時，存在以下幾點不足:1。

缺點：設計到施工工藝相對其他加固方法較多，現場濕作業大，周期長，造價相對較大，對現場生產和生活有一定影響。新、舊混凝土結合、新舊縱筋、箍筋的焊接等節點處理比較繁瑣，完成質量跟施工隊自身素質影響較大，增加了結構本身的自重和截面大小，也有可能改變了結構本身的剛度分配，造成相鄰其他構件的連鎖加固。環氧樹脂玻璃纖維復合筋易于切割，施工方便，刀盤可直接切割，可按不同工程要求生產各種不同規格的標準及非標準件。

梁粘貼纖維復合材加固技術是利用碳素纖維布和專用結構膠對原梁進行加固處理

優點：纖維復合材的抗拉強度高，是同等截面鋼材的7-10倍；重量輕、密度只有普通鋼材的1/4；碳纖維復合材加固的耐久性好，可阻抗化學腐蝕和惡劣環境、氣候變化的壞；此外碳纖維還具有耐高溫、耐腐蝕、耐磨損、耐疲勞、耐蠕變性、導電性、導熱性、小比重和熱膨脹系數小的優良性能。碳纖維加固的施工方便快捷、省力節時、施工質量易于保證；加固后對原結構外觀和原有凈空無顯著影響，維護費用低。

缺點：完成質量在很大程度上依賴碳纖維布和專用結構膠的選取，而現在市場上纖維材料和結構膠質量參差不齊，價格相差比較大，這樣也就有些自身要求不嚴格的施工單位沒有嚴格的按照設計要求選擇材料，而材料是決定此加固方法效果的關鍵。還有就是本身方法的缺陷，兩種不同材料的共同工作問題，規范雖然作了滯后效應的考慮，但實際當中加上施工的誤差，材料本身的差異，理論跟現實是有較大出入的，且加固規范要求此法在加固時不能超過原構件承載力的40%，另外現場施工時還要注意防火問題。5、養護粘貼碳纖維片后，需自然養護24h達到初期固化，并保證固化期間不受干擾。

維布也稱為碳纖維布、碳纖維布、碳纖維編織布、碳纖維預浸料、碳纖維布、碳纖維布、碳纖維膠帶、碳纖維片(預浸料)等。廠房加固修補墻體一般都是粘鋼或者粘貼碳纖維布，柱子的加固方式一般也是粘鋼，或者粘貼碳纖維、包鋼，等。一般受損傷較嚴重的地基或者承重柱，都采用混凝土置換的方法，使原來的破損的混凝土打掉，重新建模灌漿。房屋鑒定由專門的機構對房屋的安全性做出科學的評價，確保居住人的生命財產安全。植筋加固一項針對混凝土結構較簡捷、有效的連接與錨固的技術；可植入普通鋼筋，也可植入螺栓式錨筋；現已廣泛應用于建筑物的加固改造工程。碳纖維增強布是一種單向碳纖維增強產品，通常選用12K碳纖維絲編織而成。相較于其他的加固方式，利用環氧樹脂玄武巖纖維板加固有顯而易見的優勢，并作為一種新興技術，得到愈來愈多的青睞與肯定。