纤维复合材料在建筑工程结构加固中的应用

纤维复合材料在建筑工程结构加固中的应用

蒋向宇 ,曾文佳

中天建设集团有限公司浙江东阳 322100

摘要：自1960年代以来，纤维素材料被纳入了建筑结构强化研究体系。到目前为止，我国已在建筑结构加固领域应用了纤维基复合材料。建筑结构本身的巩固是一项关键任务，需要采取科学有效的稳定措施，而复合材料在整个行业的应用效果得到认可和信任。本文对复合材料的构造块进行了平面分析。

关键词：纤维复合材料；建筑工程；结构加固

引言

纤维复合材料轻质高强、耐腐蚀性好，非常契合建筑的建材需求。目前，建筑项目中应用的纤维复合材料类别趋于多样化，如碳纤维、玻璃纤维、芳纶等。其中，碳纤维复合材料是在建筑工程中应用得最为成熟的材料，也是最先应用于建筑工程中的纤维复合材料。相比传统的水泥、钢筋或混凝土等建材，纤维材料拥有更加适应建筑建设需要的优异性能。

1纤维复合材料的概念

织物聚合物也称为碳纤维复合材料、碳纤维增强或碳纤维增强塑料。碳纤维是由碳元素构成的材料，主要因碳含量不同而有许多不同的类别，但大多数碳纤维的碳含量为90%。由于碳元素是主要元素，碳纤维提供了碳排放材料的一系列基本特性，例如耐腐蚀性能和热性能较高，导热性和导电性能较好。此外，碳纤维具有特殊优势，例如柔软度好、设计因素大、波浪方向强、重量级低等。总的来说，碳纤维是具有较好机械性能的新型高质量材料。复合材料本身是一种新型复合材料，在建筑结构加固中具有较高的应用价值。

2纤维复合材料的特点

（1）适用性强，纤维复合材料是由纤维和其他材料制成的,既具有优良的适用性,又能够满足工程要求的新型建筑材料。纤维复合材料突破了以往建筑材料的限制,在建筑工程中得到广泛使用。相较于其他材料,纤维复合材料的适用性更强。在建筑工程中,施工人员使用该材料,能够节约工程成本。（2）抗腐蚀性较强，受到建筑材料的特性和建筑场地的限制,大部分建筑材料的耐腐蚀性仍有待增强。尤其是在潮湿的海岸地区,建筑材料的腐蚀会更快,从而引发大量的安全问题。而纤维复合材料具有抗腐蚀性能较强的优点。在建筑工程中采用纤维复合材料,不仅可以提高施工质量,还可以保证施工安全,延长建筑的使用寿命。（3）抗拉强度较高，在拉伸性能上,纤维复合材料的抗拉强度比一般的钢筋要高出2%～10%。另外,在达到抗拉强度极限之前,纤维复合材料几乎没有发生塑性变化,这说明纤维复合材料的抗拉强度较高。（4）抗震、减震性能较好，与一般材料相比,纤维复合材料的抗震和减震性能较好。建筑一旦受到外界力量的干扰,纤维复合材料就会吸收冲击力。纤维复合材料在各种工况下,都具有良好的稳定性和完整性。

3纤维复合材料加固建筑结构的技术要点

3.1碳纤维复合材料在建筑结构加固中的应用

随着时间的推移，建筑结构会因自然和人为的重复而减少，随着时间的推移，这将成为一个不可避免的问题。一般来说，我国建筑物的使用寿命是50年，即，该建筑能够在今后50年内大大满足需求，并且需要在这一使用寿命结束后予以加强，以便更好地加以利用。此外，与外部影响(震动、地震等造成的损害)相关联。许多没有使用寿命的建筑结构受到严重损坏。因此，建筑得到加强是非常重要的。碳纤维加固钢筋混凝土结构是结构损伤的良好解决方案。您可以在理解过程中保持结构的原始状态，构造简单，强度可以大大提高结构性能，满足设计要求。在工业和民用建筑中，碳复合材料应用于加固柱以提高抗冲击强度、加固底板和加固钢筋混凝土梁。对碳纤维增强材料混凝土构件的研究现正在增加，而且在实践中会非常广泛地扩展，导致碳纤维加固钢筋在实际工程应用中的发展趋势日益明显。

3.2安全监视

在建筑的钢筋混凝土中掺入高敏感的纤维材料，可以有效地检测建筑中受力超过正常范围的位置及各部位的形变量，其灵敏度甚至高于一般的应变片。将碳纤维掺入水泥基材料中，即可制备具有感知功能的碳纤维混凝土，再将碳纤维混凝土设置于建筑的各支撑部位，便能自动感应混凝土的形变情况及其损伤程度，并可合理调整其压力、弯曲扭力及受力等力学条件，以此提高建筑的使用寿命。有一种红外诊断技术可实现建筑的碳纤维布包裹层内部的缺陷裂纹探测。其原理是将一种可利用微小电压进行发热的电热丝铺垫在碳纤维布的底部，从而在建筑内部产生一种波长固定的红外线，通过红外测定仪观察红外热像变化即可明确碳纤维布内部的裂纹及变形情况。虽然碳纤维布的无损缺陷检测技术效率较高，但电热丝成本较高，因此并未得到广泛应用。

3.3加固技术的要点

FRP筋稳定综合方法具有设计简单、维护成本低、有效避免固体材料磨损和振动等优点，现已应用于加固工程项目中。固定构件和结构在潮湿、冻结循环、运行过程中腐蚀介质的腐蚀影响等困难条件下也可能受到影响，从而可能导致飞度条件恶化、蠕变粘度降低和混凝土界面粘度降低。由于FRP筋和锚固及混凝土材料界面是应力的重要组成部分，是固结构件的薄弱环节，因此研究FRP筋在困难条件下的可磨性尤为重要。当前，已对内部和内部FRP筋对接口串联性能的影响进行了大量研究。本文研究了粘结剂磨损模式、责任应力和位移、FRP筋拉力及各种影响因素等诸多内外影响因素。

3.4涂层织物

在建筑工程中，需要有材料对钢筋混凝土与表面结构进行缓冲，而涂层织物在这里得到了运用。传统的涂层织物一般使用棉织物，但这种材料在潮湿的环境中易发霉与腐蚀。而将耐腐蚀性极好的纤维材料应用于涂层织物时，将明显有利于建筑工程质量的提高。涂层织物中的基布是重要组成部分，在基布的原料方面进行了相关研究，研究结果表明，涂层织物使用涤纶、维纶、锦纶、芳纶以及玻璃纤维的效果是比较理想的，可以满足建筑对于涂层织物的要求，但也存在成本过高而无法大量使用的问题。此外，涂层织物有着纤维材料柔软和树脂可流动的特点，在建筑使用时可以有形状的变化，从而使材料特性与结构更加协调，有利于美学的表达，充分展现出高层建筑物的艺术观赏性。

3.5构件表面处理的要点

构件表面处理是纤维复合材料建筑结构加固技术的初始阶段。应注意以下几点：（1）构件表面处理时，应控制好温度和湿度因素，温度应尽量控制在6～35℃的范围内。组件外层的相对湿度应为85%，含水量应≤4%；（2） 在实际的钢筋施工过程中，如果钢筋区域出现裂缝，必须立即停止施工，并在继续加固之前对裂缝进行有效修复：（3）在实际的加固施工过程中一旦发现要加固的建筑结构表面存在混凝土缺陷，必须立即进行处理，然后有效平滑，以确保该区域平坦。表面无灰尘或油污。总之，碳纤维是一种具有良好力学性能的新型优质材料，纤维复合材料在建筑结构加固中具有非常重要的应用价值。

4严格遵守相关规定

建筑工程是一个系统性的工程,涉及环节较多,操作复杂。在施工过程中,任何一个环节发生问题,都会对纤维复合材料的使用造成负面影响。因此,在建筑工程施工过程中,施工人员必须遵循安全施工原则进行施工,从而保证工程施工的顺利进行以及工程质量。在纤维复合材料的使用过程中,施工人员要遵守相关规定,明确纤维复合材料与常规材料在密度、质量、使用寿命等方面的差异。为了保证施工安全,施工人员在使用纤维材料之前,必须按照相关材料检验规定,对纤维复合材料进行性能实验,确保纤维复合材料能够满足施工需求,进而有效提高施工效率和施工质量。

结束语

在建设项目中，越来越多的旧建筑和受损建筑被碳纤维织物加固和加固。现在这项工程技术已经越来越成熟。碳纤维加固结构具有耐久性好、结构简单、截面不增加、荷载不增加、外观美观等优点。本项目中的车库建筑长期失修，其使用功能不能满足建筑单位的需求。因此，使用碳纤维布加固和加固受损的地板、墙壁和其他构件，达到了改变建筑使用功能的目的，避免了拆除和重建造成的资源浪费和成本投资，具有良好的社会和经济效益。

参考文献

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