碳纖維復(fù)合材料在建筑加固中的應(yīng)用
日期：2015-04-09 15:16:01 瀏覽量:993
一、建筑工程混凝土裂縫的危害
1.1嚴(yán)重危及安全
建筑工程混凝土裂縫寬度不允許超過(guò)規(guī)范允許值（0.3mm），如果出現(xiàn)這種裂縫，應(yīng)由設(shè)計(jì)單位根據(jù)具體情況出具處理方案進(jìn)行處理。
1.2減短使用壽命
現(xiàn)澆鋼筋混凝土板出現(xiàn)裂縫，雖對(duì)結(jié)構(gòu)安全影響不大，但因裂縫致使板內(nèi)鋼筋失去混凝土保護(hù)而直接與空氣接觸，鋼筋銹蝕，縮短鋼筋混凝土板使用壽命。
1.3影響生活、生產(chǎn)
現(xiàn)澆鋼筋混凝土板一旦產(chǎn)生裂縫，樓面就有可能滲漏并產(chǎn)生污染，影響正常使用和美觀，有時(shí)，裂縫寬度雖在允許范圍值內(nèi)，但總是給使用人造成一定的心理恐懼。
二、建筑工程混凝土裂縫產(chǎn)生的原因
2.1設(shè)計(jì)原因
�。�1）樓板厚度不夠，致使樓板撓度過(guò)大而產(chǎn)生裂縫。
�。�2）使用鋼筋直徑較大、鋼筋間距太稀，形成平面尺寸相對(duì)較大的素混凝土，易產(chǎn)生裂縫甚至稍受沖擊即穿孔。
�。�3）板面抵抗負(fù)彎矩鋼筋尾部處樓面開裂，而在房屋轉(zhuǎn)角處產(chǎn)生雙向應(yīng)力，沒有配置構(gòu)造筋或構(gòu)造筋數(shù)量（斷面面積）不夠，易形成45度斜裂縫。筆者自住套房客廳長(zhǎng)6000mm，寬4800 mm，在進(jìn)行裝修前曾發(fā)現(xiàn)一條距墻角約1500 mm、距縱墻約1000 mm、距橫墻及梁（一向?yàn)楹?jiǎn)支梁）約1200 mm的橢圓形裂縫，幾乎連通，裂縫寬度遠(yuǎn)超過(guò)0.3 mm，用腳瞪踩時(shí)樓板整體顫抖嚴(yán)重。
�。�4）因建筑設(shè)計(jì)注重造型和功能，致使樓板平面不規(guī)則，形狀突變，因熱脹冷縮或受力變化時(shí)，結(jié)構(gòu)薄弱處應(yīng)力集中產(chǎn)生裂縫。
�。�5）荷載取值不當(dāng)也是鋼筋混凝土板開裂的原因之一，一是設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行配筋計(jì)算時(shí)，只根據(jù)承載力來(lái)確定配筋量，忽略了正常使用階段承受荷 載引起的裂縫寬度計(jì)算、驗(yàn)算，以致產(chǎn)生裂縫。二是設(shè)計(jì)時(shí)未充分考慮施工或裝修荷載，以致施工過(guò)程中樓板開裂。
2.2施工原因
�。�1）現(xiàn)澆鋼筋混凝土板厚度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。
�。�2）鋼筋用量（包括大小、數(shù)量、長(zhǎng)度等）達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，或者等面積等強(qiáng)度替換，單根鋼筋截面面積較大以致鋼筋間距太稀。
（3）鋼筋位置不正確。一是綁扎時(shí)，鋼筋所處標(biāo)高位置不正確，保護(hù)層過(guò)厚，減小了鋼筋混凝土板的有效厚度，二是施工過(guò)程中的人為踩踏等使得鋼筋變形或位移。
�。�4）鋼筋特別是抵抗負(fù)彎矩的懸臂鋼筋不按施工規(guī)范施工，間點(diǎn)或多點(diǎn)綁扎一點(diǎn)，鋼筋綁扎不牢固、松松垮垮，混凝土澆筑時(shí)造成鋼筋變形或移位。
�。�5）混凝土強(qiáng)度等級(jí)達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。
�。�6）混凝土配合比不正確，水灰比過(guò)大，骨料級(jí)配不合理，骨料含泥或含雜質(zhì)超標(biāo)等都可能導(dǎo)致樓板開裂。
�。�7）混凝土過(guò)分振搗，粗骨抖下沉，上部水泥“浮漿”過(guò)厚，脫水干縮開裂。
（8）混凝土養(yǎng)護(hù)不及時(shí)，不到位，特別是采用鋼模板時(shí)，養(yǎng)護(hù)不及時(shí)易產(chǎn)生收縮裂縫。
（9）混凝土澆筑前，模板濕水不充分，特別是木模板過(guò)于干燥，吸水快、吸水量大，致使縮塑性收縮裂縫。
�。�10）模板支撐不牢或有支撐間距太大，混凝土澆筑或凝結(jié)過(guò)程中支撐下沉、模板變形，致使鋼筋混凝土板開裂。
2.3其他方面的原因
�。�1）水泥水化熱的作用。對(duì)于現(xiàn)澆鋼筋混凝土板來(lái)說(shuō)，不屬于大體積混凝土，對(duì)開裂影響較小。
�。�2）裝飾裝修。二次裝修時(shí)，不征得原設(shè)計(jì)單位同意或認(rèn)可，改變或破壞原結(jié)構(gòu)，改變受力特征，在現(xiàn)澆鋼筋砼樓板上開槽、打洞、任意增加裝飾荷載、過(guò)多或集中堆放裝飾裝修材料，致使樓板開裂。
三、碳纖維復(fù)合材料在建筑工程中加固方面的具體運(yùn)用
3.1碳纖維材料結(jié)構(gòu)加固的具體適用范圍
在現(xiàn)實(shí)生活中，碳纖維材料可以在多種結(jié)構(gòu)類型進(jìn)行有效地采用，加強(qiáng)對(duì)各種結(jié)構(gòu)部位進(jìn)行有效的加固和修補(bǔ)，例如橋梁、樓板、頂柱、屋架以及橋墩等多種結(jié)構(gòu)；與此同時(shí)，一些磚砌體的某些力學(xué)性能，也可以碳纖維材料進(jìn)行加固。
3.2碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)的具體規(guī)范
通常而言，在實(shí)際的工程中使用碳纖維片材進(jìn)行粘貼同時(shí)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固時(shí)，應(yīng)該使用與之相配套的粘結(jié)材料，從而將碳纖維片材粘貼在一起，來(lái)有效的增強(qiáng)碳纖維片材的承受拉力，從而能夠同混凝土的變形進(jìn)行協(xié)調(diào)，來(lái)與之共同受力，實(shí)現(xiàn)加固的功能。
3.3碳纖維片材對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行加固的具體操作方式
在現(xiàn)實(shí)生活中，面度橋梁和樓板等構(gòu)件進(jìn)行受彎加固時(shí)，要求碳纖維的方向同需要加固地方的受到拉力的方向保持一致，可以采取封閉式料貼方式、u形粘貼方式或者側(cè)面粘貼方式對(duì)橋梁與柱結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行受剪加固，在實(shí)際操作中，需要碳纖維的方向同構(gòu)件的軸向?qū)崿F(xiàn)垂直。在得到可靠的依據(jù)時(shí)，可以選取其它相關(guān)形式對(duì)其它受力狀況的混凝土結(jié)構(gòu)開展有效的加固。具體而言沒在使用粘貼碳纖維對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固時(shí)，應(yīng)該遵循相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，使用概率理念，并且以此作為基礎(chǔ)，利用極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)方法施行承載能力的極限狀態(tài)計(jì)算，同時(shí)還要針對(duì)正常使用的極限狀態(tài)進(jìn)行有效的驗(yàn)算。
對(duì)于鋼筋與混凝土材料，可以結(jié)合其檢測(cè)所得到的實(shí)際的強(qiáng)度，并且依照國(guó)家現(xiàn)在施行的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)其相應(yīng)的材料強(qiáng)度進(jìn)行有效的設(shè)計(jì)。在現(xiàn)實(shí)生活中，要求碳纖維材料應(yīng)該結(jié)合構(gòu)件所能夠達(dá)到的極限狀態(tài)進(jìn)行有效的應(yīng)變，結(jié)合線彈性的應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系來(lái)確保相應(yīng)的應(yīng)力。具體而言，則要求碳纖維片材的選取，應(yīng)該根據(jù)生產(chǎn)廠商所提供的保證不少于95%的合格率來(lái)進(jìn)行抗拉強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)使用粘貼碳纖維材料對(duì)相關(guān)結(jié)構(gòu)采取有效的加固管理時(shí)，要充分的考慮到對(duì)其進(jìn)行加固之后其結(jié)構(gòu)中其它構(gòu)件或者構(gòu)件的其它性能有可能帶來(lái)的影響。
使用粘貼碳纖維片材對(duì)相關(guān)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固時(shí)，應(yīng)該有效的發(fā)揮其卸除作用，具體而言則是卸掉其在結(jié)構(gòu)上面的活荷載。若是不能夠在完全卸載的條件下采取加固措施時(shí)，則應(yīng)該充分的考慮到二次受力的影響。
1.1嚴(yán)重危及安全
建筑工程混凝土裂縫寬度不允許超過(guò)規(guī)范允許值（0.3mm），如果出現(xiàn)這種裂縫，應(yīng)由設(shè)計(jì)單位根據(jù)具體情況出具處理方案進(jìn)行處理。
1.2減短使用壽命
現(xiàn)澆鋼筋混凝土板出現(xiàn)裂縫，雖對(duì)結(jié)構(gòu)安全影響不大，但因裂縫致使板內(nèi)鋼筋失去混凝土保護(hù)而直接與空氣接觸，鋼筋銹蝕，縮短鋼筋混凝土板使用壽命。
1.3影響生活、生產(chǎn)
現(xiàn)澆鋼筋混凝土板一旦產(chǎn)生裂縫，樓面就有可能滲漏并產(chǎn)生污染，影響正常使用和美觀，有時(shí)，裂縫寬度雖在允許范圍值內(nèi)，但總是給使用人造成一定的心理恐懼。
二、建筑工程混凝土裂縫產(chǎn)生的原因
2.1設(shè)計(jì)原因
�。�1）樓板厚度不夠，致使樓板撓度過(guò)大而產(chǎn)生裂縫。
�。�2）使用鋼筋直徑較大、鋼筋間距太稀，形成平面尺寸相對(duì)較大的素混凝土，易產(chǎn)生裂縫甚至稍受沖擊即穿孔。
�。�3）板面抵抗負(fù)彎矩鋼筋尾部處樓面開裂，而在房屋轉(zhuǎn)角處產(chǎn)生雙向應(yīng)力，沒有配置構(gòu)造筋或構(gòu)造筋數(shù)量（斷面面積）不夠，易形成45度斜裂縫。筆者自住套房客廳長(zhǎng)6000mm，寬4800 mm，在進(jìn)行裝修前曾發(fā)現(xiàn)一條距墻角約1500 mm、距縱墻約1000 mm、距橫墻及梁（一向?yàn)楹?jiǎn)支梁）約1200 mm的橢圓形裂縫，幾乎連通，裂縫寬度遠(yuǎn)超過(guò)0.3 mm，用腳瞪踩時(shí)樓板整體顫抖嚴(yán)重。
�。�4）因建筑設(shè)計(jì)注重造型和功能，致使樓板平面不規(guī)則，形狀突變，因熱脹冷縮或受力變化時(shí)，結(jié)構(gòu)薄弱處應(yīng)力集中產(chǎn)生裂縫。
�。�5）荷載取值不當(dāng)也是鋼筋混凝土板開裂的原因之一，一是設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行配筋計(jì)算時(shí)，只根據(jù)承載力來(lái)確定配筋量，忽略了正常使用階段承受荷 載引起的裂縫寬度計(jì)算、驗(yàn)算，以致產(chǎn)生裂縫。二是設(shè)計(jì)時(shí)未充分考慮施工或裝修荷載，以致施工過(guò)程中樓板開裂。
2.2施工原因
�。�1）現(xiàn)澆鋼筋混凝土板厚度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。
�。�2）鋼筋用量（包括大小、數(shù)量、長(zhǎng)度等）達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，或者等面積等強(qiáng)度替換，單根鋼筋截面面積較大以致鋼筋間距太稀。
（3）鋼筋位置不正確。一是綁扎時(shí)，鋼筋所處標(biāo)高位置不正確，保護(hù)層過(guò)厚，減小了鋼筋混凝土板的有效厚度，二是施工過(guò)程中的人為踩踏等使得鋼筋變形或位移。
�。�4）鋼筋特別是抵抗負(fù)彎矩的懸臂鋼筋不按施工規(guī)范施工，間點(diǎn)或多點(diǎn)綁扎一點(diǎn)，鋼筋綁扎不牢固、松松垮垮，混凝土澆筑時(shí)造成鋼筋變形或移位。
�。�5）混凝土強(qiáng)度等級(jí)達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。
�。�6）混凝土配合比不正確，水灰比過(guò)大，骨料級(jí)配不合理，骨料含泥或含雜質(zhì)超標(biāo)等都可能導(dǎo)致樓板開裂。
�。�7）混凝土過(guò)分振搗，粗骨抖下沉，上部水泥“浮漿”過(guò)厚，脫水干縮開裂。
（8）混凝土養(yǎng)護(hù)不及時(shí)，不到位，特別是采用鋼模板時(shí)，養(yǎng)護(hù)不及時(shí)易產(chǎn)生收縮裂縫。
（9）混凝土澆筑前，模板濕水不充分，特別是木模板過(guò)于干燥，吸水快、吸水量大，致使縮塑性收縮裂縫。
�。�10）模板支撐不牢或有支撐間距太大，混凝土澆筑或凝結(jié)過(guò)程中支撐下沉、模板變形，致使鋼筋混凝土板開裂。
2.3其他方面的原因
�。�1）水泥水化熱的作用。對(duì)于現(xiàn)澆鋼筋混凝土板來(lái)說(shuō)，不屬于大體積混凝土，對(duì)開裂影響較小。
�。�2）裝飾裝修。二次裝修時(shí)，不征得原設(shè)計(jì)單位同意或認(rèn)可，改變或破壞原結(jié)構(gòu)，改變受力特征，在現(xiàn)澆鋼筋砼樓板上開槽、打洞、任意增加裝飾荷載、過(guò)多或集中堆放裝飾裝修材料，致使樓板開裂。
三、碳纖維復(fù)合材料在建筑工程中加固方面的具體運(yùn)用
3.1碳纖維材料結(jié)構(gòu)加固的具體適用范圍
在現(xiàn)實(shí)生活中，碳纖維材料可以在多種結(jié)構(gòu)類型進(jìn)行有效地采用，加強(qiáng)對(duì)各種結(jié)構(gòu)部位進(jìn)行有效的加固和修補(bǔ)，例如橋梁、樓板、頂柱、屋架以及橋墩等多種結(jié)構(gòu)；與此同時(shí)，一些磚砌體的某些力學(xué)性能，也可以碳纖維材料進(jìn)行加固。
3.2碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)的具體規(guī)范
通常而言，在實(shí)際的工程中使用碳纖維片材進(jìn)行粘貼同時(shí)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固時(shí)，應(yīng)該使用與之相配套的粘結(jié)材料，從而將碳纖維片材粘貼在一起，來(lái)有效的增強(qiáng)碳纖維片材的承受拉力，從而能夠同混凝土的變形進(jìn)行協(xié)調(diào)，來(lái)與之共同受力，實(shí)現(xiàn)加固的功能。
3.3碳纖維片材對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行加固的具體操作方式
在現(xiàn)實(shí)生活中，面度橋梁和樓板等構(gòu)件進(jìn)行受彎加固時(shí)，要求碳纖維的方向同需要加固地方的受到拉力的方向保持一致，可以采取封閉式料貼方式、u形粘貼方式或者側(cè)面粘貼方式對(duì)橋梁與柱結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行受剪加固，在實(shí)際操作中，需要碳纖維的方向同構(gòu)件的軸向?qū)崿F(xiàn)垂直。在得到可靠的依據(jù)時(shí)，可以選取其它相關(guān)形式對(duì)其它受力狀況的混凝土結(jié)構(gòu)開展有效的加固。具體而言沒在使用粘貼碳纖維對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固時(shí)，應(yīng)該遵循相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，使用概率理念，并且以此作為基礎(chǔ)，利用極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)方法施行承載能力的極限狀態(tài)計(jì)算，同時(shí)還要針對(duì)正常使用的極限狀態(tài)進(jìn)行有效的驗(yàn)算。
對(duì)于鋼筋與混凝土材料，可以結(jié)合其檢測(cè)所得到的實(shí)際的強(qiáng)度，并且依照國(guó)家現(xiàn)在施行的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)其相應(yīng)的材料強(qiáng)度進(jìn)行有效的設(shè)計(jì)。在現(xiàn)實(shí)生活中，要求碳纖維材料應(yīng)該結(jié)合構(gòu)件所能夠達(dá)到的極限狀態(tài)進(jìn)行有效的應(yīng)變，結(jié)合線彈性的應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系來(lái)確保相應(yīng)的應(yīng)力。具體而言，則要求碳纖維片材的選取，應(yīng)該根據(jù)生產(chǎn)廠商所提供的保證不少于95%的合格率來(lái)進(jìn)行抗拉強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)使用粘貼碳纖維材料對(duì)相關(guān)結(jié)構(gòu)采取有效的加固管理時(shí)，要充分的考慮到對(duì)其進(jìn)行加固之后其結(jié)構(gòu)中其它構(gòu)件或者構(gòu)件的其它性能有可能帶來(lái)的影響。
使用粘貼碳纖維片材對(duì)相關(guān)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固時(shí)，應(yīng)該有效的發(fā)揮其卸除作用，具體而言則是卸掉其在結(jié)構(gòu)上面的活荷載。若是不能夠在完全卸載的條件下采取加固措施時(shí)，則應(yīng)該充分的考慮到二次受力的影響。
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