應(yīng)用碳纖維布加固鋼筋混凝土柱的相關(guān)問(wèn)題探討

摘要:在建筑工程中，鋼筋混凝土柱的加固大多采用增大截面或外包鋼板等方法。但這類方法施工不便，且不能保證柱截面的規(guī)則。碳纖維布加固鋼筋混凝土柱比起以上方法還是具有一定的優(yōu)勢(shì)。本文通過(guò)分析碳纖維布加固的技術(shù)特點(diǎn)，對(duì)增強(qiáng)鋼筋混凝土柱的延性、受剪承載力等問(wèn)題進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞:鋼筋混凝土柱；碳纖維布；延性；受剪承載力；施工

一、應(yīng)用碳纖維布加固鋼筋混凝土柱的技術(shù)特點(diǎn)

鋼筋混凝土柱的加固方法有多種，常用的有增大截面法、外包鋼加固法、預(yù)應(yīng)力撐桿加固法、置換法、外貼碳纖維布加固法等。而采用外貼碳纖維布加固法加固這些混凝土柱。具有以下特點(diǎn)：

第一,碳纖維布加固框架柱，是用纖維布纏繞柱體，使混凝土處于三向受力狀態(tài)。由于碳纖維布極高的抗拉強(qiáng)度以及和混凝土較好的粘結(jié)性能，使得碳纖維布有效約束混凝土，從而使其承載能力和延性有較大提高。有試驗(yàn)表明：有缺陷的柱通過(guò)碳纖維布環(huán)箍作用，其抗壓強(qiáng)度可以達(dá)到相同等級(jí)混凝土的1.4倍。

第二,碳纖維布是一種厚度小、自重輕、柔韌性好的材料，它具有極高的抗疲勞性、抗徐變、抗酸堿、抗高溫的特性，所以用來(lái)加固混凝土柱可以滿足抗彎、抗壓和抗震的要求，并且還不會(huì)增大柱子的截面。

第三,這種加固方法有不破壞原結(jié)構(gòu)、施工簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)，加固完成后，結(jié)構(gòu)在使用過(guò)程中無(wú)需再投入維護(hù)費(fèi)用，使用壽命長(zhǎng)。

二、應(yīng)用碳纖維布增強(qiáng)鋼筋混凝土柱延性的方法

采用倒T形，柱子的水平力加荷點(diǎn)位于柱子反彎點(diǎn)處，首先施加軸力至給定值；隨后，保持軸力值不變，循環(huán)加卸水平力。水平力加載方案為：試件屈服前用水平荷載來(lái)控制，分級(jí)加載至試件屈服，并記錄試件屈服位移△；試件屈服后，以屈服位移△，為增量反復(fù)循環(huán)，不斷增大試件位移，直至試件水平荷載下降至峰值荷載的85％為止。

鋼筋混凝土柱經(jīng)橫向包裹碳纖維布加固后，其變形性能得到了顯著改善，位移延性比明顯提高。通過(guò)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的分析，可以發(fā)現(xiàn)影響延性系數(shù)大小的因素主要有：碳纖維布用量、軸壓比、剪跨比、混凝土強(qiáng)度等。基本規(guī)律為：加固柱延性的提高程度是隨著碳纖維布用量的增長(zhǎng)而增大的；構(gòu)件軸壓比較小時(shí)加固效果較好；剪跨比較小時(shí)，使用碳纖維布可以提高短柱的抗剪承載力，轉(zhuǎn)變破壞形態(tài)，改善短柱的變形性能；構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度較低時(shí)加固效果較好。以上研究表明，采用碳纖維布加固鋼筋混凝土方柱時(shí)，對(duì)柱子轉(zhuǎn)角部位進(jìn)行倒圓角處理可以提高加固柱的延性，規(guī)律為：隨著角部圓弧半徑的增大，加固柱的延性提高幅度也隨之增大。

用碳纖維布橫向包裹鋼筋混凝土柱來(lái)提高其延性時(shí)，碳纖維布的主要作用就是對(duì)其內(nèi)部混凝土起到約束作用。碳纖維布約束混凝土是一種被動(dòng)約束，隨著軸向壓力的增大，橫向膨脹促使外包碳纖維布產(chǎn)生環(huán)向伸長(zhǎng)，從而提供側(cè)向約束力。約束機(jī)制取決于兩個(gè)因素：混凝土橫向膨脹性能和環(huán)向約束能力。碳纖維布約束混凝土表現(xiàn)出兩階段受力過(guò)程：第一階段，混凝土處于類似素混凝土的線彈性階段，橫向膨脹變形小，故碳纖維布的橫向應(yīng)變也很小，分界點(diǎn)在素混凝土峰值應(yīng)力附近；第二階段，構(gòu)件達(dá)到極限承載力后，混凝土橫向膨脹變形急劇增加，碳纖維布環(huán)向應(yīng)變顯著增長(zhǎng)，環(huán)向約束力增加，混凝土的極限壓應(yīng)變得以提高，因而推遲了受壓區(qū)混凝土的壓碎，充分發(fā)揮了縱向鋼筋的塑性變形性能，顯著地改善了構(gòu)件的延性。

三、應(yīng)用碳纖維布增強(qiáng)鋼筋混凝土柱受剪承載力方法分析

剔鑿松動(dòng)混凝土、鋼筋除銹、澆筑高標(biāo)號(hào)混凝土

用人工首先將加固柱松動(dòng)混凝土進(jìn)行輕輕剔鑿，切不可大力以防破壞密實(shí)混凝土，對(duì)主筋、箍筋銹蝕部分應(yīng)進(jìn)行除銹，露出金屬光澤，補(bǔ)焊鋼筋，外刷環(huán)氧漿液，再澆筑高標(biāo)號(hào)混凝土，振搗密實(shí)。

裂縫灌漿

對(duì)柱表面裂縫采用化學(xué)壓力灌漿，先用環(huán)氧膠泥將裂縫封閉，形成閉合回路，預(yù)埋灌漿嘴，通過(guò)灌漿嘴進(jìn)行壓力灌漿，將裂縫封閉。

表面處理

對(duì)柱混凝土表面用砂輪打磨，以除去表面疏松層及油污等雜質(zhì)，直至完全露出新的混凝土界面，并用壓縮空氣將表面浮灰清除干凈。

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