隨著經濟的快速發展和人們對生活質量要求的不斷提高,結構加固的重要性日益突出。安徽加固近年來,我國結構加固行業受到高度重視,新的加固技術和材料不斷涌現。

碳纖維布加固和粘鋼加固是當今加固技術中引人注目的兩種方法。兩者在很多方面都有相似之處,那么在實際應用中可以互相替代嗎?
碳布與粘鋼相似之處
碳布與粘鋼的相似之處,可以從適用范圍上說起。碳布和粘鋼也可用于彎曲構件、大偏心壓縮構件和拉伸構件,如在梁底粘貼碳布或鋼板,可提高結構承載力,達到加固的目的。此外,原則上,碳布和粘鋼都是用結構膠將碳布或鋼板粘貼在混凝土基材上,使加固材料和基材形成整體共同受力。
從施工流程看,碳布與粘鋼也十分相似。兩種方法都受結構膠的影響很大。如果結構膠質量不合格,加固材料會與基材剝離,造成安全隱患甚至事故。同時,兩種方法在加固前都需要卸載,不卸載或卸載不徹底都會產生二次受力,導致加固材料受力滯后。此外包括表面處理、施工溫度等也有高度重疊。
事實上,碳纖維布和鋼板在結構加固中的作用可以等同于提高鋼筋混凝土結構的加固率。因此,在一定程度上,碳纖維布加固和粘鋼加固可以相互替代。根據規范中要求的設計值,我們可以進行簡單的比較。規范中一級300g碳布重要構件的設計值為1600MPa,Q235鋼板的設計強度為215MPa。也就是說,在材料寬度相同的情況下,一般可以認為1mm碳纖維布的厚度與8mm鋼板的厚度相似。
碳布的優勢
若碳纖維布的抗拉強度設計值為2000MPa,鋼材(Q235)的抗拉強度設計值為200MPa,則可按0.1mm厚碳纖維布相當于1mm厚鋼板。
另外,碳纖維輕薄,不需要大型施工機械,運輸、儲存、施工簡單,工程量相同,粘貼碳纖維的工期約為粘鋼的40%。與鋼材相比,碳纖維是一種惰性材料,不腐蝕,不易被有害介質腐蝕,在惡劣環境下耐久性好。
碳纖維還具有柔韌性,可以包裹復雜形狀的構件。不太光滑的結構建筑鋼筋表面也可以達到基本有效的粘貼率。一般來說,有效粘貼面可達70%-80%左右。
粘鋼的優勢
若僅憑以上結果,認為碳布的加固效果遠高于粘鋼,大錯特錯。不同強度等級的碳纖維布厚度不同,加固中使用的一級300g碳纖維布只有0.167mm。碳纖維布加固雖然有多層加固,但多不允許超過四層,從第二層開始加固效果會降低,與5mm厚鋼板的加固效果相比還是有差距的。
碳纖維和鋼的彈性模量基本相同,但碳纖維的抗拉強度約為鋼的10倍。因此,為了充分發揮鋼筋材料的強度,粘貼碳纖維需要鋼筋構件產生更大的變形。也就是說,在小變形的情況下,粘貼碳纖維的加固應力滯后明顯,因此當構件承載力相差較大時,應優先考慮粘鋼加固。
碳纖維和鋼的彈性模量基本相同,達到相同的力值,鋼的截面要大得多,所以粘鋼加固提高構件鋼度的幅度要超過碳纖維加固。也就是說,如果補充相同的抗彎能力,粘鋼加固的撓度變化小于碳纖維加固。
錨固可焊接在鋼板上,也可鉆孔設置植筋錨固,因此粘鋼加固的錨固方式比粘碳纖維更靈活。
以上比較是從理想角度出發,若要實際替換,還需進行詳細的計算驗證。碳布和粘鋼的更換還有很多需要考慮的事情。兩者彈性模量相似,但抗拉強度相差較高。因此,要充分發揮碳纖維的強度,原有結構需要產生較大的變形。因此,當原結構卸載不明顯或結構變形較小時,粘鋼加固明顯優于碳纖維加固。
碳布與粘鋼,適用環境也不完全形同。碳纖維布不僅強度高,而且耐磨耐腐蝕。從材料本身的角度來看,碳纖維布不會生銹,這將是長期惡劣環境下混凝土結構的更好選擇。此外,同規模的加固工程和粘鋼施工成本可能達到碳布加固的2-3倍,需要注意。
總結
在加固工程中,問題只有一種加固方法才能完全解決,很少。換句話說,任何加固方法都會有自己的使用限制,所以我們需要掌握每種加固方法的優勢,充分發揮每種加固方法的優勢。加固設計和方案的變更應由專業人員進行設計、審查和終確定,不得隨意忽視結構生命安全。