探究复合材料在建筑加固工程中的应用

2021-12-28张靖钰

居业 2021年11期

关键词：柱子粘贴碳纤维

张靖钰

(青岛科技大学，山东青岛 266500)

目前我国需要的加固建筑工程相对较多，通过将复合材料用到其中，有助于提升抗腐蚀性、抵抗酸碱等物质的腐蚀；缩短工期和节约成本等。玻璃纤维、碳纤维等作为当前使用最多的一种复合材料，分析其在建筑加固中的具体应用能够增强建筑工程加固的质量。

1 复合材料在建筑加固工程中的方法

1.1 内嵌入式加固方法

复合材料在建筑结构中进行应用，其所使用的加固方法较多，其中内嵌式加固方法是建筑加固工程较为常见的一种，复合材料在放入到需要嵌入的浅沟中，经过一段时间的凝固后，就会增加粘附性，不会出现与建筑结构分离的情况。这就说明这种加固方法增加了复合材料的力学性能，实现了与建筑结构的相互结合，在共同受力下，能够使得建筑结构不会发生弯曲或者裂缝的现象等。另外，这种加固方法最大的优势表现在工序简单、成本较低等方面。

施工工序的介绍如下。

(1)每一个建筑构件都有自身设计标准和要求，尤其是开槽的尺寸不可随意设计，避免发生安全问题。

(2)将槽内存在的灰尘或者杂质等进行及时清除，这样做的目的就是能够防止复合材料发生粘结。

(3)添加的胶粘剂厚度不能高于槽的1/2位置。

(4)开展试压的环节。即放入到槽中的复合材料需运用胶粘剂进行固定，胶粘剂填入到槽中的厚度需要与槽持平。

(5)当胶粘剂得到完全固化后，施工人员再对建筑表面进行清除、平整。

1.2 外贴式加固方法

外贴式加固方法与内嵌式加固方法不同，即复合材料不再放到内槽中进行加固，而是直接在建筑结构表面运用胶粘剂粘贴复合材料。这种方法的优势为：使用便捷，能够快速完成施工；复合材料的防腐性能较强，能够发挥出保护和防止出现腐蚀的情况。因此，后期施工时不需要开展定期维护，达到节约成本的目的。

外贴式加固的施工过程如后。(1)加固构件基地在进行有效处理时，需要将表面上的杂质进行去除；(2)底胶均匀涂抹；(3)建筑结构表面的找平和清理；(4)表面需要增加抹灰或者防火涂料。

2 复合材料在建筑加固工程中的应用

本文针对于碳纤维、芳纶纤维、玻璃纤维这3种复合材料在建筑加固工程中的应用进行了分析，从应用优势上看，碳纤维复合材料最为明显。

2.1 芳纶纤维的加固技术

框架结构加固部位的选择：建筑结构加固的作用就是能够提升一定的抗震效果，而最易发生震害的位置主要是柱子。因此，结构中柱子的抗震加固位置需要引起重视。

2.1.1 框架柱

框架结构中柱子所发挥出的作用最大，即柱子发挥着承重作用。从受力的角度来看，框架柱不仅需要对竖向荷载产生的力进行承受，还需要对水平方向的荷载进行承受，这就说明该位置的受力作用最为明显。

2.1.2 节点

框架结构节点的位置很重要，因此，节点连接着梁和柱，当节点核心区剪力墙的强度不够时，将会使得结构出现失稳情况或者墙体裂缝情况。

2.2 柱子抗震加固方法

针对于建筑结构中柱子加固的方法我们可以采用剪切补强法，这一方法能够使框架柱的抗剪承受力得到提升，同时也能够提升容许轴压比值，以下针对于剪切补强方法进行了详细的分析。

第一种方法如下。

(1)施工人员运用钢筋网砂浆围套将其绑在柱周侧的位置，并在绑定后焊接箍筋端部的钢筋网。

(2)选择围套时可以选择角钢或者扁钢型的围套，并将其放置在柱的四周位置；主要采用的方法为环氧树脂浆粘贴法，并将其涂抹在已经磨成圆角的柱四角位置，并且受到压力较大的影响，需要仅仅粘贴四角钢。

(3)采用座浆方法。柱四周涂抹砂浆——贴上角钢——拧紧砂浆口——积压砂浆——填实砂浆——砂浆在满足强度要求后拆除临时箍。

第二种方法如下。

钢板箍采用外包钢箍覆盖，周围压力较大。板圈内的砂浆加双L，柱外用微膨胀砂浆填充后，可焊接到钢板上，与柱保持一定距离。

第三种方法如下。

施工步骤：平整柱表面；四角有效打磨；涂抹底胶置于柱表面；强度满足规范和标准要求；用芳纶纤维布完全穿透环氧树脂，按照相应的粘贴法粘贴在底胶上，进行表面处理。

2.3 碳纤维加固技术的应用

2.3.1 加固方法

(1)抗弯加固

梁和板构件应用到受拉区，可以对粘贴碳纤维片材进行有效加固，其宽度为10cm，搭接宽度为2cm，即每隔2cm粘接一圈，在表面粘贴玻璃纤维复合材料，通过保障纤维方向与加固处的受拉钢筋方向保持一致，能够使得碳纤维抗拉承载力提升，从而共同承担起荷载，使得构件受弯承载力得到明显的提升。玻璃纤维复合材料的破坏荷载均值为604.5，相对强度达到了1.09。并且根据受力还可以采用高弹性模量片材或者采用多层粘贴的方法，使得补强效果得到明显提升。

(2)抗剪加固

抗剪加固主要是将碳纤维布粘贴于构件的剪跨区，在补强时梁的两侧面竖向粘贴，并且采用封闭式粘贴的方法或者U型包粘贴，增加抗剪箍筋分担原箍筋的剪力。

(3)抗疲劳加固

桥梁或者桥面板等结构疲劳抗力，能够将碳纤维片粘贴后使得加固梁的挠度或者裂缝宽度逐步的缩小，进而使得混凝土梁的静载极限强度得到明显提升，疲劳极限强度也得到提升，增强补强效果。

2.3.2 材料需要满足的条件

(1)被加固的原结构、原构件需要保障完好，但需要增大其承受荷载的能力。

(2)受到施工或者设计方面的影响，原结构或者原构件如果少了箍筋或者受拉钢筋，需要进行补强。

(3)加固要有腐蚀介质场所的建筑物。

2.4 玻璃纤维复合材料的加固

使用玻璃纤维复合材料对柱进行加固之后，所承载的极限承载力得到明显提升，并且可塑性和承载力相对较强。而这一材料加固时最为明显的不足表现在塑性差。因此本文使用碳纤维或者玻璃纤维复合材料对柱进行加固，主要是对以上两种材料的使用不足进行了补充，即在承载力和塑性方面的优势较强，而出现这种情况的原因主要如图1所示。

图1 不同试样的实测荷载—应变曲线

由图1中我们可以了解到，玻璃纤维复合材料的弹性模量相对较小，这一材料将选用环绕粘贴的方式粘贴在柱子上，但是柱侧向的约束力相对较小，柱子一旦发生裂缝或者在单轴受压的作用下，该复合材料就会发生相应的作用力。同时，在遇到裂缝较大的问题时，这种力的作用也就不会产生了，这时采用玻璃纤维复合材料进行加固，承载力的作用较小。但是在塑性方面，玻璃纤维复合材料能够发挥出一定的约束作用。