FRP復合材料的特性及應用（二）
發布時間：2010-01-14 共1頁
3、幾種加固方法的比較
3.1擴大截面法
這種加固方法是通過增大受力面積來提高結構的承載力，一般用在一些較小且對凈空沒要求不高的結構中。這種方法雖然具有成本較低的優點，但是增加了原結構的自重，同時減小了凈空，工期長，有很大的局限性。目前，在較大的工程中很少用。
3.2粘鋼法
在用鋼板加固時，一般將鋼板貼在被加固的結構受力部位的外邊緣，同時封閉粘貼部位的裂縫和缺陷，約束混凝土的變形。粘鋼法加固的特點：①既可提高結構強度，又可提高剛度；②適應結構（鋼結構）又粘又鉚，適應節點加固；③延伸率大，適應沖擊、振動結構加固；④鋼板表面處理要求嚴格，粘結面易生銹；⑤厚鋼板端點處應力集中，混凝土易剝離。
由上述可知，采用這種方法加固必須注意幾點：①對鋼板的尺寸要求很嚴格。抗彎時宜薄點，以保證它和原結構的變形協調；抗剪時不僅宜厚點，而且在錨固時應使端部鋼板延伸到應力較小區，防止應力集中造成對結構承載力的損害；②貼完后，必須對鋼板邊緣裂縫進行處理；③還要對鋼板進行防腐處理，這也是一項長期的任務。所以其造價很高，而且它的使用范圍還有一定的局限性，一般只用在剛度要求很嚴格的地方。
3.3FRP復合材料法
FRP復合材料法加固的特點：①高強度、高彈模，厚度薄、重量輕；②材料可任意長度，任意交叉，適應任意曲面和任意形狀結構；③耐腐蝕，抗疲勞性能好；④施工簡便，與混凝土結合密實；⑤材料防潮要求嚴格，且不宜加固節點區域。
在目前的FRP材料加固市場中，碳纖維占的比例最多。碳纖維是一種導電、易發生脆性破壞的材料，可以承受很大的靜載，但在絕緣性要求很高的電氣化鐵路、地鐵及隧道工程中，不宜采用；同為高強高彈模的芳綸纖維不存在這樣的局限，能經常承受沖擊載荷，芳綸纖維的極限破壞形式為塑性破壞，而且還是它的優勢所在，其在抗剪方面也有很大的優勢，在加固墩子時一般也是利用它優異的抗剪性能，但芳綸纖維在裁剪時須用專門的陶瓷剪刀。
4、FRP復合材料的選擇
4.1環境影響
在高堿度和高潮濕度的地區，宜選擇碳纖維復合材料，不宜選擇玻璃纖維復合材料；在溫度變化較大的地區，玻璃纖維的熱膨脹系數與混凝土相似，宜選擇玻璃纖維；玻璃纖維和芳綸纖維是良好的絕緣體，而碳纖維是可導電體，為避免鋼筋的潛在電流腐蝕，碳纖維材料不應與鋼筋直接接觸。
4.2荷載影響
對于經常承受沖擊或振動荷載的結構，應優先選擇芳綸纖維和玻璃纖維復合材料，它們的韌性、抗沖擊性能都比碳纖維復合材料好；對于要求耐蠕變和疲勞的結構，應優先選擇碳纖維復合材料，碳纖維材料耐蠕變和疲勞的能力比芳綸纖維和玻璃纖維材料好得多。
4.3保護層影響
保護層的厚度和類型應根據FRP復合材料的要求選擇。對環境的抗力（如潮濕、溫度、沖擊、曝曬等）、施工現場抗力、人為破壞的抗力等，應采取有效的保護措施，以免使FRP復合材料的力學性能減退。保護層通常采用兩種方法：①在FRP復合材料外加厚樹脂膠層，提供有彈性的保護層；②在FRP復合材料外粉抹一層高強水泥砂漿，保護FRP復合材料不受損害。
5、結語
在我國，自現在及今后相當長的一段時期，各類橋梁及房屋建筑結構的維修、加固、改造將成為建設工程的側重點。目前國內常用的加固方法主要有纖維布復合材料加固、粘鋼板、擴大截面等方法，由上述分析可知，FRP復合材料加固法具有非常明顯的優勢，并且具有良好的經濟效益，必將在結構工程中得到廣泛的應用。
（巖土）
3.1擴大截面法
這種加固方法是通過增大受力面積來提高結構的承載力，一般用在一些較小且對凈空沒要求不高的結構中。這種方法雖然具有成本較低的優點，但是增加了原結構的自重，同時減小了凈空，工期長，有很大的局限性。目前，在較大的工程中很少用。
3.2粘鋼法
在用鋼板加固時，一般將鋼板貼在被加固的結構受力部位的外邊緣，同時封閉粘貼部位的裂縫和缺陷，約束混凝土的變形。粘鋼法加固的特點：①既可提高結構強度，又可提高剛度；②適應結構（鋼結構）又粘又鉚，適應節點加固；③延伸率大，適應沖擊、振動結構加固；④鋼板表面處理要求嚴格，粘結面易生銹；⑤厚鋼板端點處應力集中，混凝土易剝離。
由上述可知，采用這種方法加固必須注意幾點：①對鋼板的尺寸要求很嚴格。抗彎時宜薄點，以保證它和原結構的變形協調；抗剪時不僅宜厚點，而且在錨固時應使端部鋼板延伸到應力較小區，防止應力集中造成對結構承載力的損害；②貼完后，必須對鋼板邊緣裂縫進行處理；③還要對鋼板進行防腐處理，這也是一項長期的任務。所以其造價很高，而且它的使用范圍還有一定的局限性，一般只用在剛度要求很嚴格的地方。
3.3FRP復合材料法
FRP復合材料法加固的特點：①高強度、高彈模，厚度薄、重量輕；②材料可任意長度，任意交叉，適應任意曲面和任意形狀結構；③耐腐蝕，抗疲勞性能好；④施工簡便，與混凝土結合密實；⑤材料防潮要求嚴格，且不宜加固節點區域。
在目前的FRP材料加固市場中，碳纖維占的比例最多。碳纖維是一種導電、易發生脆性破壞的材料，可以承受很大的靜載，但在絕緣性要求很高的電氣化鐵路、地鐵及隧道工程中，不宜采用；同為高強高彈模的芳綸纖維不存在這樣的局限，能經常承受沖擊載荷，芳綸纖維的極限破壞形式為塑性破壞，而且還是它的優勢所在，其在抗剪方面也有很大的優勢，在加固墩子時一般也是利用它優異的抗剪性能，但芳綸纖維在裁剪時須用專門的陶瓷剪刀。
4、FRP復合材料的選擇
4.1環境影響
在高堿度和高潮濕度的地區，宜選擇碳纖維復合材料，不宜選擇玻璃纖維復合材料；在溫度變化較大的地區，玻璃纖維的熱膨脹系數與混凝土相似，宜選擇玻璃纖維；玻璃纖維和芳綸纖維是良好的絕緣體，而碳纖維是可導電體，為避免鋼筋的潛在電流腐蝕，碳纖維材料不應與鋼筋直接接觸。
4.2荷載影響
對于經常承受沖擊或振動荷載的結構，應優先選擇芳綸纖維和玻璃纖維復合材料，它們的韌性、抗沖擊性能都比碳纖維復合材料好；對于要求耐蠕變和疲勞的結構，應優先選擇碳纖維復合材料，碳纖維材料耐蠕變和疲勞的能力比芳綸纖維和玻璃纖維材料好得多。
4.3保護層影響
保護層的厚度和類型應根據FRP復合材料的要求選擇。對環境的抗力（如潮濕、溫度、沖擊、曝曬等）、施工現場抗力、人為破壞的抗力等，應采取有效的保護措施，以免使FRP復合材料的力學性能減退。保護層通常采用兩種方法：①在FRP復合材料外加厚樹脂膠層，提供有彈性的保護層；②在FRP復合材料外粉抹一層高強水泥砂漿，保護FRP復合材料不受損害。
5、結語
在我國，自現在及今后相當長的一段時期，各類橋梁及房屋建筑結構的維修、加固、改造將成為建設工程的側重點。目前國內常用的加固方法主要有纖維布復合材料加固、粘鋼板、擴大截面等方法，由上述分析可知，FRP復合材料加固法具有非常明顯的優勢，并且具有良好的經濟效益，必將在結構工程中得到廣泛的應用。
（巖土）
