混凝土柱需要加固方案如何设计?

    • 2021-04-09
    • 作者:加固博士
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    核心提示:混凝土柱是关键承担纵向载荷和水准载荷的预制构件,地震灾害载荷功效下柱非常容易遭受破坏,其典型性破坏方式关键包含下列四类:裁切破坏、弯折破坏、纵筋钢筋搭接破坏、弯剪破坏。选用外面层贴碳纤维布加固方式 可明显改进柱的抗震等级特性,使柱头在产生以上破坏以前可以具备不错的非弹性变形

    混凝土柱是关键承担纵向载荷和水准载荷的预制构件,地震灾害载荷功效下柱非常容易遭受破坏,其典型性破坏方式关键包含下列四类:裁切破坏、弯折破坏、纵筋钢筋搭接破坏、弯剪破坏。选用外面层贴碳纤维布加固方式 可明显改进柱的抗震等级特性,使柱头在产生以上破坏以前可以具备不错的非弹性变形。

    现阶段,最常见的混凝土柱抗震加固方式 是沿柱腋角外面层贴碳纤维布,腋角黏贴的碳纤维布可当作额外主筋,管束混凝土的横着形变,进而提升混凝土柱的延展性。也可选用外面层贴纵向碳纤维布来改进柱的抗震等级特性。选用碳纤维布加固柱能够 明显提升其抗震等级特性,加固方式 关键有两大类:沿柱腋角和纵向黏贴碳纤维布。

    混凝土柱加固设计

    1 原材料

    1. 1 碳纤维材料提高原材料( CFRP)

    直徑为 5 μm 至 20 μm 的持续化学纤维一般称之为碳纤维材料提高原材料,通称为碳纤维材料,其板材由环氧树脂和环氧固化剂构成。碳纤维材料预浸常应用环氧树脂(用环氧固化剂干固), 环氧树脂干固产生碳纤维材料提高原材料。建筑业应用的碳纤维材料具备很多出色的特性: 相对密度小, 为一般钢的1 / 6,抗压强度约为一般钢的 4 - 6 倍;耐蚀性好, 抗压强度不会受到强酸强碱浸蚀物质的危害; 非磁性,不危害磁感应数据信号的散播;缓解疲劳特性优质;疲惫使用寿命广泛高过不锈钢板材;温度系数和混凝土非常; 弹性模具和不锈钢板材相仿,極限拉伸强度1%。普遍的纤维布,涤纶短纤维,棒料, 胶合板等铝型材都可以由制成品化学纤维生产制造。

    1. 2 配套设施环氧树脂类粘结原材料

    混凝土构造加固修复配套设施环氧树脂系包含最底层建筑涂料,用以渗入混凝土表面以提高黏附性并产生经久耐用页面的基本;应用罩光漆原材料( 油垢) 添充全部表面间隙并产生平整表面。是一种用以黏合碳纤维布的预浸环氧树脂。

    粘合原材料是加固加固工程项目取得成功的关键确保。规定黏合剂对黏合页面和碳纤维布具备高黏合性和抗压强度,而且耐拉申和缩小地应力。尤其是粘结剪切强度应高过混凝土的相对应抗压强度, 粘结原材料应具备优良的透水性和与页面和碳纤维布的相溶性。它能够 抵御冲击性, 疲惫, 耐老化等, 而且应当达到简易构造的规定。

    一般, 下一层环氧树脂和罩光漆原材料的正黏合抗压强度超过 2. 5CPa且不小于建筑钢筋混凝土抗压强度的指标值; 预浸环氧树脂将碳纤维布粘附到混凝土预制构件表面,并将二者坚固黏合在一起。预浸环氧树脂是产生总体工作中的重要, 另外也是二者的薄弱点。为确保碳纤维布和混凝土中间的裁切传送,规定预浸环氧树脂应具备充足的弯曲刚度和抗压强度。另外,因为混凝土的裂开,务必有充足的延展性和延性破坏。预浸环氧树脂和黏合剂环氧树脂的性能参数应符合要求。

    2 碳纤维材料加固的技术性特性

    碳纤维材料类型多种多样,在其中PAN基碳纤维材料具备出色的物理学物理性能,优良的粘合力,耐温性和耐蚀性。它是一种碳纤维,用以加固和加固建筑构造。有很多方式 能够 加固建筑钢筋混凝土,与别的加固方式 对比,碳纤维材料加固技术性具备显著的技术性优点。

    1) 高强度,高效率。碳纤维材料的抗压强度远超钢,一般高过3500MPa;抗压强度弹性模具为230000~470000MPa亦高过不锈钢板材,因而它的比强度(即原材料的抗压强度两者之间相对密度之比)可做到2000MPacm3/g之上而Q235钢的比强度仅为59MPacm3/g上下,比应变速率也比不锈钢板材高。在混凝土构造的加固和加固全过程中,能够 灵活运用出色的物理学和物理性能来提升构造和构件的承载力和可塑性。提升其地应力特性并完成合理的加固。

    2) 工程施工简单,便捷。应用碳纤维来提高混凝土构造不用施工工地的大中型工程施工机械设备,占有室内空间小,不用湿工作中,因而工作效能高。

    3) 耐蚀性和使用性能。碳纤维物理性质平稳的。酸和碱盐等化合物不两者之间产生化学变化。因而,用碳纤维提高的建筑钢筋混凝土预制构件能够 极致的解决了化学腐蚀难题。

    4) 不提升构造的自身重量及容积。碳纤维布重量较轻,薄厚薄,修补和修补的预制构件大部分不提升初始构造的净重和规格,因而不容易减少房屋建筑的应用室内空间。针对混凝土构造的缝隙能够 应用碳纤维布合理地密封性,来增加使用期限。

    5) 可用范围广。碳纤维布是一种能够 随便激光切割的软性原材料。而且,在没有更改构造的样子和规格的状况下,构造的每个一部分不容易危害构造的外型。

    3 建筑钢筋混凝土柱的破坏特点及根本原因

    3.1 建筑钢筋混凝土柱的破坏特点

    建筑钢筋混凝土柱的破坏方式可分成二种种类:缩小破坏(包含径向缩小柱和小参考点柱)和拉申破坏(大参考点柱)。

    3.1.1 轴压柱的破坏特点

    枢轴受力柱的承受力全过程为:在大的外界荷载的功效下,最先发生与荷载方位基本上平行面的纵向缝隙,脱离防护层的混凝土,使混凝土粉碎。以上全过程依据离子交换柱中条的排序略有不同。比如:当混凝土防护层非常薄而且主筋的间隔非常大时,建筑钢筋附近的混凝土看上去被剥皮,瓦解或脱落,而且建筑钢筋迅速弯折成小灯笼样子。这类毁坏是忽然的,而且当裂开时预制构件的纵向形变不大。

    3.1.2 小轴力受力柱的破坏特点

    当偏心率很钟头,柱一部分所有受力,而且一般挨近轴向力的一侧的缩小地应力很大。当负载提升时,该侧的混凝土最先被损坏(产生纵向缝隙),而且抑制建筑钢筋的地应力也做到抗拉强度。当预制构件裂开时,混凝土地应力和另一侧的钢地应力沒有做到抗拉强度。

    当偏心率略大时,支撑力区的一小部分将发生在横截面中,但缩小应变力的发展趋势超过拉伸应变的发展趋势。损害最先产生在工作压力侧,受力侧的混凝土应变力做到破坏时的極限压应变力,造成纵向缝隙,粉碎一部分较长。

    3.1.3 大轴力受力柱的破坏特点

    针对大轴力受力柱,在张紧柱侧边的柱的侧表面最先承担荷载。缝隙再次发展趋势,拓宽,而且在破坏以前关键缝隙是显著的。并拓宽到缩小区,造成 压区总面积快速减少,最终在压区域内发生纵向缝隙,导致混凝土粉碎,破坏区支撑力侧的横着裂痕较宽,工作压力侧的加固一般可做到抗拉强度,但在一些状况下,假如涨紧建筑钢筋的量小,则抑制建筑钢筋的地应力很有可能达不上抗拉强度。

    总的来说,除建筑钢筋混凝土柱的大轴力受力外,其外型特性显著,径向受力和小轴力受力的损害征兆不显著均归属于延性破坏。

    3.2 混凝土承载能力不够的缘故

    设计方案不正确,施工质量差,错误操作,原材料在极端自然环境中脆化,出现意外当然毁坏,构造毁坏,造成 构造稳定性减少。

    因为作用转变 ,一般必须提升构造。作用转变 能够 在应用环节或在运用环节产生。

    我国设计标准的调节也将是构造加强的缘故。因为设计规范的提升,所应用的构造很有可能不会再合乎当今标准的规定并必须加固。

    关键构造超期服役。针对具备财产使用价值的新项目,必须根据加固尽量增加使用期限。

    混凝土柱加固设计

    4 建筑钢筋混凝土柱碳纤维材料加固的技术性基本原理

    当建筑钢筋混凝土遭受径向工作压力时,毁坏是由横着澎涨造成的,具备十分小的规定值,比如在预制构件周边造成横着管束。为了更好地避免 工作压力接受预制构件的这类横着澎涨,能够 提升预制构件的缩小承载力和形变工作能力。

    碳纤维材料提高建筑钢筋混凝土柱在混凝土和碳纤维材料提高带中间产生管束。因为横着页面地应力的管束,与单独相对应的力情况对比,塑性变形区的关键混凝土处在三相地应力情况。提升混凝土的極限压应变力和承载能力,做到加固的目地。

    5 碳纤维材料加固混凝土柱的方式 

    加固工程施工的一般生产流程,最先开展卸压,随后对底材吓醒解决,然后涂底胶,再地面找平,黏贴和维护。

    5. 1 底材解决

    1) 混凝土表面应除去脱落,墙面空鼓,蜂窝状,浸蚀等衰退状况。

    2) 选用混凝土磨光机,打磨砂纸等专用工具除去混凝土表面漂油面,油渍等残渣,构件基座的混凝土基准面应打磨抛光整平。尤其是,表面的突起一部分应该是光滑的,而且角处连接头应当被倒圆角并打磨抛光成弧型。

    3) 用离心风机清理混凝土表面并维持干躁。

    5. 2 涂 胶

    1) 按砂浆配合比主剂:环氧固化剂成占比的3∶1的量制取底胶。将主剂和环氧固化剂先后放进器皿中,根据弹簧秤计量检定,并匀称拌和电动搅拌机。依据当场的具体溫度,明确使用量,严控使用时间。

    2) 混凝土表面匀称刷涂底胶,强力胶干固后,将面漆匀称涂在混凝土表面(干固時间在于当场的具体溫度,下一步是再次手指尖的干躁。

    5. 3 找 平

    1) 在混凝土表面添充修补剂,并在模版连接头的高宽比差内添充修补剂,使高宽比差降到最低。

    2) 拐角位置也用修补胶修补,产生半经不小于20毫米的光洁弧型。

    5. 4 粘 贴

    1) 剪裁碳纤维布,依照设计方案规定的规格开展剪裁。

    2) 混和黏合剂原材料的黏合剂(与面漆同样的方式 ),随后匀称地涂等待黏贴的一部分上。镀层的薄厚稍微厚于面漆。

    3) 黏贴碳纤维布。在确定黏贴一部分是恰当的以后,用常用工具不断沿化学纤维方位轻按化学纤维以去除汽泡,使黏合剂彻底被碳纤维布浸湿。并且用刮板刮擦碳纤维布表面使其匀称。应反复以上流程以开展双层粘合。

    4) 在碳纤维布表面涂上匀称的黏合剂。用专用工具在化学纤维方位上不断翻转,用刮刀刷涂碳纤维布表面使其匀称。

    5) 将黏合剂匀称涂在最终一层碳纤维布的表面上。应用专用工具不断沿化学纤维方位翻转,并且用刮刀刷涂纤维布表面,使其匀称。

    6) 碳纤维布沿化学纤维方位的重合长短不小于200mm。

    5.5 保 护

    加固的碳纤维布应擦抹或喷漆阻燃材料给予维护。

    5. 6 品质规定

    1)每道工艺过程进行后,应按加工工艺规定开展检测,并制做相对应的工程验收纪录。

    2)碳纤维布与混凝土中间粘合品质做为工程施工完毕后的当场工程验收的评定规范。用大锤子等轻轻地得敲打碳纤维布的表面,依据回音评定粘合的水平。假如存有墙面空鼓黏附等状况,应应用黏贴方式 来解决困难。假如黏合总面积低于90%,则判断黏合失效并必须再次结构。

    3) 严控施工工地的溫度和环境湿度。施工工地溫度在5°C~35°C范畴内,空气湿度不超70%。

    6 常见问题

    1) 建筑钢筋混凝土柱加固前的卸载掉工作中通常非常容易被忽视。非常容易产生碳纤维材料沒有被破坏而且混凝土早已被损坏。该实际效果减少了碳纤维布的提高实际效果,而且不可以充分运用碳纤维布的高抗拉强度。

    2) 矩形框柱角部的倒圆角半经应不小于20毫米,而且甄选更新改造柱的侧边以产生凸形,以减少碳纤维布在拐角处的集中化地应力。

    3) 混凝土表面的修补的优劣立即危害碳纤维布对混凝土的横着管束功效,因而应十分重视该修补工作中。

    4) 应用碳纤维布开展加固时,应根据测算明确要黏贴的实际叠加层数。充分考虑各层的一同工作中指数,缓解疲劳和防止延性破坏的工作能力,它一般不超过5层。此外,从物理性能的见解看来,单面好于双层,窄总宽好于宽总宽,而且假如必须,纵向能够 重合。可是,钢筋搭接连接头的长短不可低于100毫米,碳纤维布的尾端应坚固固定不动。

    7 结语

    选用碳纤维布加固的建筑钢筋混凝土柱能合理提升立杆的承载能力,使建筑钢筋混凝土柱具备更高的延展性和动能损耗。该方式 工程施工对环境危害小,合乎当代建筑施工技术标准,有益于生态环境保护。但特别注意的是,有机化学硫化橡胶耐热能力差,高溫自然环境和阻燃等级规定较高的工程建筑不可以应用。

    全方位把握混凝土柱的加固方式 ,进而依据柱的种类、横截面方式、所处部位及承受力状况等不一样,选用相对应的加固结构方法开展加固才可以真实做到可以信赖的目地。

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