芳纶纤维布在建筑物加固工程中的应用

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1、®路威2008芳纶纤维布在建筑物结构加固工程中的应用何唯平程晓芳深圳海川工程科技有限公司深圳518040摘要本文主要介绍了路威2008芳纶纤维AFRP复合材料在建筑物加固工程中的应用由于其轻质高强高弹模耐腐蚀性能好不导电抗冲击性能和抗剪性能好等一系列特点所以相对于其他传统加固方法芳纶纤维复合材料加固不仅安全经济而且不会增加结构自重保持原有结构的整体美观性同时施工便捷简单无需大型机械设备工期短所以是一种非常理想的加固方式关键词加固芳纶纤维轻质高强高弹模耐腐蚀抗疲劳抗冲击1引言建筑物的维修和加固改造是从人类有建筑史以来便出现的一个古老传统的专业但就其内涵而言它

2、才刚刚形成的一门新兴学科尽管近几十年才初具规模但由于现代技术的迅猛发展和新型材料的不断出现使其发展速度异常迅速尤其是改革开放以来建筑业迅速发展可以说进入了空前繁荣时期对已有建筑物的维修加固显得十分重要和紧迫相应的加固措施日新月异当前我国五六十年代修建的大批建筑物已有数十亿平方米进入中老年期其维修加固亟求以待地震风灾水灾火灾等自然灾害对建筑物造成过严重的损失也需及时修复加固再加之当时由于设计施工和管理中和使用过程不合理给建筑物留下巨大隐患需要处理等等不论是对中老年期建筑物还是对抗御灾害和人为破坏的建筑物进行维护加固和改造都是刻不容缓的事建筑物加固现状具体有以下几

3、类原因所造成的损坏需要实施结构加固第一类由于建筑物使用时间长或受到各种自然灾害使结构的耐久性不能达到原设计要求或使结构的承载力受到严重削弱第二类时当设计时荷载估计失误片面强调节约材料而降低设计的安全系数结构失效概率增加等原因使结构出现挠度过大严重开裂的现象第三类施工不规范偷工减料钢筋偏移保护层厚度不够配合比混乱等因素给建筑物留下大量隐患随着时间的推移其隐患日益暴露第四类使用环境恶劣或使用养护不当如高温重载腐蚀粉尘疲劳违章在结构上下部任意开孔挖洞乱割乱吊重物温湿度变化环境水冲刷冻融风化等致使建筑物出现钢筋锈蚀混凝土碳化剥落露筋等许多不应有的早衰针对上述结构损害或

4、是建筑物中存在的各种病害寻找安全有效成本低同时又不影响当前建筑使用的加固方式显得尤为重要目前常用的加固方法主要有粘贴钢板增大截面体外预应力锚喷法等传统的加固方法由于传统的加固方法在施工工艺材料性能等诸多方面的限制不能很好地满足结构加固的工程要求AFRP芳纶纤维复合材料作为一种新型工程结构材料在结构加固领域已经被国内外工程大量实践证明是行之有效的办法AFRP复合材料具有如下特点高抗拉强度比重小约为钢筋的25%良好的抗腐蚀性能高弹模防磁性能好抗剪强度和抗挤压强度高等优异性能常见的FRP复合材料包括玻璃纤维(GFRP)碳纤维(CFRP)和芳纶纤维(AFRP)等目前常

5、用的FRP纤维布加固主要是芳纶纤维和碳纤维由于玻璃纤维抗拉强度和弹性模量比较低质地比较脆一般认为不很适合单独应用于混凝土结构加固工程中本文仅讨论芳纶纤维和碳纤维复合材料应用于结构加固工程中的性能对比见表1表1碳纤维和芳纶纤维材料特性比较抗拉强度防紫外线比重弹性模量延伸率破坏耐久性导电性施工工艺性受力特点3(MPa)能力(g/cm)(GPa)(%)特点方便2500良好的承倒角半径大于碳纤维4500良好良好1.71.92002401.4脆性导电受长期静40mm荷载性能自然暴露方便15年平均倒角半径大于良好的抗3200强度下降10mm动载和抗芳纶纤维良好1.4412

6、51602.4塑性不导电40005%表面局部冲击涂装后无性能下降从上表可见与碳纤维相比芳纶纤维具有良好的综合指标由于芳纶纤维具有良好的韧性和延伸率高在极限状态下的破坏形式为塑性破坏即通过自身形变大量吸收能量特别对于抗震加固方面尤为重要芳纶纤维具有良好的韧性可以制作成布板筋索和格栅几种形状因此芳纶纤维较碳纤维具有更广泛的应用领域另外芳纶纤维还是一种不导电的材料在对绝缘性防磁性能要求较高的环境作为结构材料芳纶纤维较碳纤维有着明显的优势芳纶纤维的施工非常便捷与同为有机的浸渍树脂具有非常好的浸润性由于芳纶纤维在高应力状态下所具有良好的韧性和延伸性能明显提高结构物抗动载

7、能力和抗冲击能力在这个意义上讲碳纤维的应用领域不如芳纶纤维复合材料的适用范围广泛建议在设计过程中应该注意材料特点在合适的部位应用合适的材料才能达到最佳效果芳纶纤维复合材料作为一种新型的混凝土结构增强材料具有轻质高强施工方便抗冲击性能好变形能力强耐腐蚀使用寿命长等特点适用于各种混凝土结构的新建加固与改造主要包括抗裂和防腐性要求高的土木工程结构防盐冻的砼结构如桥梁道路停车场等近海地区的砼结构如港口码头桥墩桩基海上平台水下建筑物等地下工程主要采用网格筋如喷射砼的增强网隧道砼内衬增强等不导电和非磁性应用主要利用AFRP的非磁性和绝缘性用于磁悬浮磁铁路共振成像设施防雷达

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