碳布與粘鋼加固能否互換？
信息摘要：從施工工藝上看，碳纖維布也很像粘鋼。這兩種方法都受到結(jié)構(gòu)膠的很大影響。如果結(jié)構(gòu)膠質(zhì)量不合格，增強(qiáng)材料會(huì)從基材上剝離，造成安全隱患，甚至發(fā)生事故。同時(shí)，這兩種方法都需要在加固前卸載。卸載不到位或卸載不完全會(huì)引起二次應(yīng)力，造成加固材料的應(yīng)力滯后。此外，包括表面處理和施工溫度有很高的重疊度。
隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人們對(duì)生活質(zhì)量要求的不斷提高，結(jié)構(gòu)加固的重要性日益突出。近年來(lái)，我國(guó)結(jié)構(gòu)加固行業(yè)受到高度重視，新的加固技術(shù)和材料不斷涌現(xiàn)。
碳纖維布加固和粘鋼加固是兩種Z有吸引力的加固技術(shù)。它們?cè)诤芏喾矫媸窍嗨频?，那么在?shí)際應(yīng)用中是否可以替代？
碳纖維布與粘鋼的相似性
碳纖維布和粘鋼的相似性可以從適用范圍來(lái)描述。碳纖維布和粘鋼也可用于受彎構(gòu)件、大偏心受壓構(gòu)件和受拉構(gòu)件。比如在梁底粘貼碳纖維布或者鋼板，可以提高結(jié)構(gòu)的承載能力，達(dá)到加固的目的。另外，原則上碳纖維布和粘鋼都是用結(jié)構(gòu)膠將碳纖維布或鋼板粘在混凝土基材上，使加固材料和基材形成整體的結(jié)合力。
從施工工藝上看，碳纖維布也很像粘鋼。這兩種方法都受到結(jié)構(gòu)膠的很大影響。如果結(jié)構(gòu)膠質(zhì)量不合格，增強(qiáng)材料會(huì)從基材上剝離，造成安全隱患，甚至發(fā)生事故。同時(shí)，這兩種方法都需要在加固前卸載。卸載不到位或卸載不完全會(huì)引起二次應(yīng)力，造成加固材料的應(yīng)力滯后。此外，包括表面處理和施工溫度有很高的重疊度。
事實(shí)上，碳纖維片材和鋼板在結(jié)構(gòu)加固中的作用可以等同于增加鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的配筋率。因此，碳纖維布加固和粘鋼加固在一定程度上是可以相互替代的。根據(jù)規(guī)范要求的設(shè)計(jì)值，我們可以做一個(gè)簡(jiǎn)單的比較。規(guī)范中300g碳纖維布重要構(gòu)件設(shè)計(jì)值為1600MPa，Q235鋼板設(shè)計(jì)強(qiáng)度為215MPa。也就是說(shuō)，在材料寬度相同的情況下，一般可以認(rèn)為厚度為1mm的碳纖維布與厚度為8 mm的鋼板加固效果相近。
碳纖維布的優(yōu)勢(shì)
如果碳纖維布的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為2000MPa，鋼(Q235)的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為200MPa，那么0.1mm厚的碳纖維布就可以相當(dāng)于1mm厚的鋼板..
另外，碳纖維又輕又細(xì)，不需要大型施工機(jī)械，運(yùn)輸、儲(chǔ)存、施工簡(jiǎn)單。同樣的工程量，粘貼碳纖維的工期是粘貼鋼筋的40%左右。與鋼材相比，碳纖維是一種惰性材料，不腐蝕，不易被有害介質(zhì)腐蝕，在惡劣環(huán)境下具有良好的耐久性。
碳纖維也很柔韌，可以包裹形狀復(fù)雜的部件。結(jié)構(gòu)不是很平整的建筑，鋼板有效粘結(jié)面一般可達(dá)70%-80%。
粘鋼的優(yōu)點(diǎn)
如果僅僅依靠上述結(jié)果，就認(rèn)為碳纖維布的加固效果遠(yuǎn)高于粘鋼，那就大錯(cuò)特錯(cuò)了。不同強(qiáng)度等級(jí)的碳纖維布厚度也不同，加固用的I級(jí)300g碳纖維布只有0.167 mm..CFRP加固雖然有很多層，但Z多不允許超過(guò)四層，從二層開(kāi)始加固效果會(huì)有所降低，與5mm厚鋼板的加固效果還相差甚遠(yuǎn)。
碳纖維和鋼材的彈性模量基本相同，但碳纖維的抗拉強(qiáng)度是鋼材的10倍左右，所以要充分發(fā)揮加固材料的強(qiáng)度，粘貼碳纖維需要加固構(gòu)件有更大的變形。也就是說(shuō)，在小變形的情況下，粘貼碳纖維加固的應(yīng)力滯后明顯，所以當(dāng)構(gòu)件承載力不同時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選擇粘貼鋼筋加固。
碳纖維和鋼材的彈性模量基本相同，達(dá)到相同的受力值，而鋼材的截面要大得多，所以粘鋼加固構(gòu)件的程度要比碳纖維加固的多。也就是說(shuō)，如果補(bǔ)充相同的抗彎能力，粘鋼加固的撓度變化小于碳纖維加固。
鋼板可以焊接錨筋，也可以鉆植筋進(jìn)行錨固，因此粘鋼的錨固方式比粘碳纖維的錨固方式更加靈活。
以上比較是從理想的角度。如果要實(shí)際替換，需要進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算和驗(yàn)證。更換碳纖維布和粘鋼需要考慮很多問(wèn)題。它們的彈性模量相似，但抗拉強(qiáng)度卻大不相同。因此，要想充分發(fā)揮碳纖維的強(qiáng)度，就需要原結(jié)構(gòu)產(chǎn)生大的變形。因此，當(dāng)原結(jié)構(gòu)卸載不明顯或結(jié)構(gòu)變形較小時(shí)，粘鋼加固明顯優(yōu)于碳纖維加固。
碳纖維布和粘鋼不完全一樣，適用的環(huán)境也不一樣。除了強(qiáng)度高，碳纖維布也是它的優(yōu)點(diǎn)之一。從材料本身來(lái)看，碳纖維布是不會(huì)生銹的，對(duì)于長(zhǎng)期處于惡劣環(huán)境下的混凝土結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)是一個(gè)比較好的選擇。另外，同樣規(guī)模的加固工程，粘鋼施工的成本可能達(dá)到碳纖維布的2-3倍，需要注意。
在加固工程中，只有一種加固方法就能解決問(wèn)題，這種情況很少見(jiàn)。換句話說(shuō)，任何強(qiáng)化方法都會(huì)有其局限性，所以我們需要掌握每種強(qiáng)化方法的優(yōu)點(diǎn)，充分發(fā)揮每種強(qiáng)化方法的優(yōu)勢(shì)。加固設(shè)計(jì)和方案的變更應(yīng)由專業(yè)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)、審核和Z終確定，不能隨意而為，忽視結(jié)構(gòu)壽命的安全。
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