碳纤维复合材料及其在微型抗滑桩中的应用与研究

基于碳纤维及碳纤维复合材料的特性和优点,探讨了土木工程领域碳纤维复合材料的可利用性,并将碳纤维复合材料运用于微型抗滑桩结构中,对多种材料组合的强度进行对比,为微型抗滑桩中运用碳纤维复合材料提供参考。     

碳纤维水泥基复合材料电阻特性的研究

研究了碳纤维水泥基复合材料的电阻特性,结果表明,碳纤维水泥基复合材料电阻率随着碳纤维体积分数的提高而下降;碳纤维掺入量存在一个饱和点,超过此饱和点,碳纤维水泥基复合材料的电阻率变化趋于稳定;碳纤维水泥基复合材料电阻率随加载频率的增大而降低.碳纤维水泥基复合材料的电学特性可以用电渗透原理解释,并由扫描电镜试验结果得到验证.     

CFRP在桥梁工程中发展综述

CFRP(碳纤维复合材料)在当今桥梁加固和改造工程中得到了广泛运用,本文针对碳纤维材料运用于桥梁工程的发展特点,简单介绍了碳纤维复合材料的发展历程、碳纤维复合材料在桥梁工程中的应用现状,以及碳纤维复合材料在桥梁工程中的发展前景的展望。     

碳纤维在建筑结构加固中的应用

探讨了建筑结构加固技术中传统方法与新型碳纤维复合材料加固方法,介绍了纤维复合材料与传统材料相比的性能优点,以及在实际建筑结构加固工程中的应用,最后展望了CFRP复合材料在今后建筑工程领域的广阔发展前景.     

碳纤维复合材料在桥梁建筑中的应用

文章介绍了碳纤维增强复合材料发展的一些现状,分析了碳纤维复合材料在力学性能上的优势。详细介绍了碳纤维增强复合材料在桥梁工程中较有前景的两个方面：一是作为桥梁的拉索的CFCC,二是作为桥梁加固材料的碳纤维布,最后概括了碳纤维增强复合材料使用的一些问题。     

CFRP加固混凝土梁剥离破坏分析

碳纤维布作为一种新型的复合材料用来代替传统的加固材料,使用越来越普遍。碳纤维布加固混凝土结构成功与否的关键在于碳纤维布与混凝土之间粘结性能的优劣。故对碳纤维布加固混凝土受弯构件破坏形态中的剥离破坏现象进行介绍,并归纳出影响剥离的主要因素。最后提出了防治剥离破坏现象的工程处理建议。     

碳纤维片材与构件结合成复合材料体

碳纤维片材加固技术是利用树脂粘结剂将碳纤维片材贴到结构或构件表面,形成复合材料体,通过二者协同作用来提高结构或构件的承载力和延性的一种加固技术方法。是一种适用、经济、新型的结构加固法。     

碳纤维复合材料筋的研制与性能研究

综述了碳纤维复合材料筋在国内外土木工程中的应用现状,研究了树脂基碳纤维拉挤复合材料筋的结构及性能,表明由于碳纤维筋中碳纤维突出的单向力学性能和树脂基材优良的耐腐蚀性能,将成为土木工程领域的新材料。随着碳纤维树脂基复合材料向基础设施领域应用的进展和碳纤维拉挤复合材料筋材的国产化研制和生产,该材料将广泛应用于混凝土结构领域。     

碳纤维增强水泥基复合材料的制备及其性能研究

以碳纤维为增强相制备分散均匀的碳纤维增强水泥基(CFRC)复合材料,研究了碳纤维长度、掺量和成型工艺对CFRC复合材料性能的影响。结果表明:掺入碳纤维后,CFRC复合材料的力学性能有所提高,电阻率明显降低;采用10 mm碳纤维、掺量为0.6%时,CFRC复合材料的抗压强度最大提高了22.6%;碳纤维掺量相同时,碳纤维越长,电阻率越小;采用振动压实法成型试件,更有利于提高CFRC复合材料的导电率。     

碳纤维加固工程实例

1 引言 碳纤维是一种新型复合材料,它具有高强度、密度小、耐腐蚀及耐久性好等特点。该材料最早应用于航空航天工业产品,随着科技日益发展,成本逐步趋于大众化,碳纤维及其相关系列产品更多地应用于日常生活的方方面面。由于碳纤维的极限抗拉强度达普通钢材的十倍以上,弹性     

碳纤维片材抗弯加固钢筋混凝土梁的试验研究

通过20根碳纤维片材加固梁的抗弯试验,提出了碳纤维片材的应变计算公式,计算结果与试验结果吻合良好。试验结果表明:碳纤维片材加固钢筋混凝土梁无尺寸效应;混凝土保护层厚度的变化对纤维应变基本无影响;剪跨内碳纤维片材长度的增加可提高碳纤维的应变;随着碳纤维片材层数的增加,驳离破坏的起始点由加载点下变到片材端部,片材应变显著降低。     

CFRP筋与海水海砂混凝土黏结性能试验

为研究纤维增强塑料(FRP)筋与海水海砂混凝土(SWSSC)的黏结性能,选择4种碳纤维增强塑料(CFRP)筋材和2个强度等级的SWSSC,制作了72个试件进行拉拔试验,研究了黏结长度、筋材直径、混凝土强度和筋材表面处理等参数对黏结性能的影响; 开展了SWSSC试件与普通混凝土(NC)试件的对比试验,获取了试件的破坏形态和黏结应力-滑移曲线。基于ACI 440.1R-06公式提出了新的黏结强度计算公式。结果表明:CFRP筋与SWSSC的黏结破坏模式可以分为拔出破坏和劈裂破坏; 黏结强度随黏结长度的增加而逐步减小,且与(l_d/d_b)^-0.41呈近似关系(l_d为黏结长度,d_b为CFRP筋直径); 黏结强度随混凝土强度的提高而增大,但与CFRP筋材直径的相关性不明显; 表面喷砂能够显著提高CFRP筋与SWSSC的黏结性能,黏结强度增长系数可取为1.76; 相比于NC,CFRP筋与SWSSC的黏结强度有小幅度降低; 采用ACI 440.1R-06和CSA S806-02公式得到的预测结果与试验结果之间误差较大,均不适合直接用于估算CFRP筋与SWSSC的抗拔强度; 基于ACI 440.1R-06提出的新黏结强度计算公式计算结果与试验结果吻合程度较高,但其适用性需要进一步验证。     

碳纤维布抗震加固砖砌体墙的试验研究

通过五片碳纤维布加固砖砌体墙的低周反复试验,分析了碳纤维布加固砖砌体墙的抗震性能。试验结果表明,加固后的墙体抗震性能得到明显改善,影响加固效果的主要因素包括碳纤维布的排列方式、面积和锚固情况;提出了碳纤维布加固砖砌体墙的抗剪强度计算公式,其计算结果与试验结果吻合较好。     

碳纤维增强复合材料力学性能的试验与分析

通过盐溶液浸渍试验、碱溶液浸渍试验及人工加速老化试验,研究碳纤维增强复合材料(CFRP)在腐蚀环境条件下的力学性能,进行CFRP拉伸试验的应力-应变曲线分析及力学性能显著性分析。研究表明,CFRP具有良好的耐腐蚀性,在腐蚀环境中拉伸强度无显著变化,伸长率有显著变化;拉伸弹性模量在盐、碱溶液浸渍环境下有显著变化,在人工加速老化环境下无显著变化。     

碳纤维布加固钢筋混凝土柱根部锚固试验研究

以3根碳纤维布加固钢筋混凝土柱根部锚固的破坏性试验为基础,分析了在柱截面尺寸及配筋相同的情况下,碳纤维布加固量、锚固长度、柱根部有无CFRP封闭箍这3个变化参数对加固效果的影响。通过对试验结果的分析,推导出碳纤维布加固钢筋混凝土柱根部(尤其在柱根部有CFRP封闭箍的情况)锚固的承载力计算公式,在公式中引进了锚固端碳纤维布起鼓应力折减系数,并将理论计算结果与试验结果进行了比较。结果表明,采用的计算方法与试验值误差较小,且偏于安全,可供工程加固设计时参考。     

用无机胶粘贴CFRP布加固混凝土板抗火性能试验研究

针对粘贴CFRP布用有机胶软化点过低的问题,研制出600℃时强度不低于常温强度的无机胶。为探索用无机胶代替有机胶粘贴CFRP布提高加固结构抗火性能的可行性,进行了5块用无机胶粘贴CFRP布加固混凝土板的抗火试验。考虑到高温时CFRP布在绝氧条件下强度降低较为缓慢的特点,试验前分别选用厚型隧道防火涂料和厚型钢结构防火涂料对其进行防火保护。试验板先按ISO 834标准升温曲线升温1.5h,再自然降温1.0h。各板底纵向CFRP布经历最高温度为90~300℃,火灾下跨中最大新增位移介于计算跨度的1/438~1/95。经历火灾后,CFRP布完好,无机胶与混凝土板可靠粘贴。试验结果表明:采用无机胶粘贴CFRP布加固混凝土板,厚型隧道防火涂料和厚型钢结构防火涂料均能达到对CFRP布进行控温和绝氧的目的,前者防火效果明显优于后者;用无机胶粘贴CFRP布加固混凝土板采用防火涂料保护后,火灾下和火灾后CFRP布与混凝土板均可有效共同工作。     

预应力CFRP加固高强混凝土梁试验

通过四点弯曲试验进行了预应力碳纤维增强复合材料（CFRP）加固钢筋混凝土梁与无筋混凝土梁受力过程、破坏形态、延性以及梁底CFRP应变的对比性研究,并对0,0.15f_cfk,0.30f_cfk（f_cfk为抗拉强度标准值）3种预应力等级下的加固梁受弯性能进行了研究。结果表明:试验梁破坏形态均为接近中部弯剪裂缝引起的界面破坏;当CFRP预应力由0提高至0.15f_cfk,0.30f_cfk时,混凝土加固梁与钢筋混凝土加固梁提升基本一致,无筋混凝土梁极限荷载分别提高了8%和28%,钢筋混凝土梁极限荷载分别提高了10%和25%;随着CFRP预应力等级提高,加固梁底部的剥离破坏逐渐由树脂胶层的破坏转变成胶层与混凝土界面的破坏,预应力CFRP加固钢筋混凝土梁比无筋混凝土梁裂缝数量明显增多,裂缝开展速度缓慢,裂缝均分布于加固梁两侧,无筋混凝土加固梁裂缝主要分布于一侧,且钢筋混凝土加固梁延性有明显提高;与CFRP预应力由0提升至0.15f_cfk相比,CFRP预应力等级由0.15f_cfk提升至0.30f_cfk时梁底CFRP跨中应变提升幅度较大,CFRP利用率有了明显提升。     

端锚预应力CFRP板加固混凝土梁的施工技术研究

介绍预应力CFRP板加固钢筋混凝土梁的施工工艺和技术,包括预应力CFRP板的张拉设备、加固施工流程和技术要点等,利用自行研制的预应力CFRP板配套锚具,完成了6根预应力CFRP板加固钢筋混凝土梁的受弯试验。结果表明：与非预应力CFRP板加固方法相比,可提高构件的受弯承载力和抗裂度,该加固技术可直接应用于实际工程。     

内嵌CFRP筋/片加固木梁受弯性能试验研究

为研究内嵌CFRP筋/片加固木梁的受弯性能,制作5根底面中心内嵌CFRP筋加固试件,3根侧面内嵌CFRP筋加固试件,6根底面中心内嵌CFRP片加固试件以及3根未加固的对比试件,对其进行三分点静载试验。试验参数包括：CFRP筋/片,内嵌位置（底面或侧面）,CFRP筋/片数量（1根或2根）、是否采用附加锚固措施（U形铁钉或CFRP布U形箍）、底面是否粘贴CFRP布等。研究表明,内嵌CFRP筋/片加固试件的受弯承载力较未加固试件明显提高,提高幅度为14%~85%,平均提高39%;破坏位移亦平均提高32%。内嵌CFRP筋加固试件的初始弯曲刚度均大于对比试件,而内嵌CFRP片加固试件由于底面开槽面积较大其初始弯曲刚度未见提高。内嵌CFRP筋加固试件的跨中截面应变随荷载增加仍基本符合平截面假定,而内嵌CFRP片加固木梁的跨中截面应变变化与平截面假定存在一定差距。增加内嵌CFRP筋/片的数量及端部采用U形铁钉锚固措施对提高加固木梁承载力的作用不明显;而在加固木梁底面粘贴一层CFRP布可显著提高其加固效果。     

采用CFRP覆层修复的钢管混凝土梁柱的抗火性能

介绍了通过单向碳纤维聚合物加固的钢管混凝土梁柱在高温下的试验结果。为研究CFRP材料的加固作用,对所有圆形和方形的构件进行了测试。试验结果表明,通过CFRP加固后CFST梁柱的承载能力有所提高,但CFRP对其强度的影响却不明显。当偏心率或长细比增加时,CFRP所带来的强度的增幅会减少。当结构处于最大载荷时,除了那些在中间部位没有CFRP覆层的轴向受力短柱外,构件延性也有所增强。但是由于长期暴露在火中,所有修复过的构件都不能完全恢复到以前的性能。试验结果表明,当修复火灾中严重受损的CFST构件为长细构件或者遭受相对较大弯矩的构件时,建议适当考虑其他修复方法。