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芳纶纤维布在建筑加固中的应用

来源:上海瑞彦经贸有限公司     时间:2020-05-26 点击数:

       建筑物的维修和加固改造是从人类有建筑史以来便出现的一个古老、传统的专业,即便近几十年才初具规模,但由于现代

技术的迅猛发展和新型材料的不断出现,使其发展速度异常迅速。当前,我国五六十年代修建的大批建筑物已有数十亿平方米

进入中老年期,其维修加固刻不容缓。目前常用的加固方法主要有粘贴钢板、增大截面、体外预应力等传统的加固方法。由于

传统的加固方法在施工工艺、材料性能等诸多方面的限制,不能很好地满足结构加固的工程要求。芳纶纤维布作为一种新型工

程结构材料,在结构加固领域已经被国内外工程大量实践证明是行之有效的办法。芳纶纤维复合材料具有如下特点:高抗拉强

度,比重小(约为钢筋的25% ), 良好的抗腐蚀性能, 高弹模, 防磁性能好, 抗剪强度和抗挤压强度高等优异性能。


       芳纶纤维是一种全芳香族聚酰胺纤维,其分子结构为对苯二甲酰对苯二胺聚合物,其中既含脂肪族主链又含芳香族主链,

所以分子结构牢固,具有轻质高强、耐腐蚀、耐疲劳、抗冲击等许多优异性能,同时它还是一种不导电的材料。用芳纶纤维织

成的芳纶布是芳纶纤维由单向或双向间排列形成的一种片材,比重约为钢板的五分之一,拉伸强度是钢板的5 倍以上,质地非

常柔软,是一种轻质高强、高弹模、耐腐蚀、不导电材料,尤其芳纶布具有的抗疲劳性能、抗冲击能力以及抗局部荷载在所有

FRP复合材料中最好的。


       目前常见的FRP复合材料包括碳纤维(CFRP)、芳纶纤维(AFRP)和玻璃纤维(GFRP)等。目前常用的FRP 纤维布加

固主要是芳纶纤维和碳纤维,由于玻璃纤维抗拉强度和弹性模量比较低,质地比较脆,一般认为不适合单独应用于混凝土结构

加固工程中。由于芳纶纤维具有良好的韧性和延伸率高,在极限状态下的破坏形式为塑性破坏,即通过自身形变大量吸收能量,

特别对于抗震加固方面尤为重要。芳纶纤维具有良好的韧性,可以制作成布、板、筋、索和格栅几种形状,因此芳纶纤维较碳

纤维具有更广泛的应用领域。另外芳纶纤维还是一种不导电的材料,在对绝缘性、防磁性能要求较高的环境,作为结构材料芳

纶纤维较碳纤维有着明显的优势。芳纶纤维的施工非常便捷,与同为有机的浸渍树脂具有非常好的浸润性。由于芳纶纤维在高

应力状态下所具有良好的韧性和延伸线,能明显提高结构物抗动载能力和抗冲击能力,在这个意义上讲,碳纤维的应用领域不

如芳纶纤维复合材料的适用范围广泛,建议在设计过程中,应该注意材料特点,在合适的部位应用合适的材料才能达到最佳效果。


        

      

         那么芳纶纤维的优势具体表现在哪些方面呢


       1.抗冲击性:芳纶纤维的弹性模量为125Gpa ,具有良好的延性(延伸率为2.4% ),芳纶纤维首先通过形成形变吸收大量

能量,它的破坏形式为塑性破坏。相比之下,碳纤维的破坏形式为脆性破坏。因此,芳纶纤维广泛应用于航空航天领域、军事

装备、防爆设施、桥梁墩柱加固等。

       2.抗动载抗疲劳性能:碳纤维具有很高的抗拉强度,但碳纤维的破坏形式为脆性破坏,只能承受长期的静荷载性能。而芳纶

纤维对于抗动载、抗疲劳性能要求比较高的领域有着独特的优势。因此,在进行结构加固,应注意根据结构加固部位应力分布的

特点,考虑采用芳纶纤维还是碳纤维进行加固。同时,芳纶纤维的抗剪切性能是所有FRP 材料中最强的,在进行抗剪加固时,应

考虑用芳纶纤维复合材料。

       3.耐腐蚀性:芳纶复合材料具有良好的耐酸、耐强碱腐蚀性能。海水中氯离子对混凝土结构有很强的腐蚀性,可导致混凝土

碳化、钢筋锈蚀,所以在一些海港码头工程的结构加固及防护工程中,较为普遍采用芳纶纤维复合材料进行加固。

       4.不导电性、非磁化性:芳纶纤维是一种不导电的材料,因此在诸如精密仪器房、医院以及一些特殊工业厂房等工程中,对

绝缘性要求很高的加固工程中,芳纶纤维复合材料比较合适。

       5.施工便捷性:芳纶纤维布的主要施工步骤如下:混凝土表面处理— 涂刷底胶— 底层浸渍树脂— 粘贴芳纶布— 外层浸渍树

脂— 外层防护。与粘贴钢板、扩大截面法等传统结构加固工艺相比较,FRP加固技术的施工便捷、工期短、不需要大型的施工设备。


       芳纶纤维布对建筑物的加固技术,正在逐渐走向普及,目前国内常用的加固方法主要有以下几种纤维布复合材料加固、粘钢板

、体外预应力、增大截面等方法,芳纶纤维复合材料具有鲜明的特点,并且由于其性价比明显优势,相信会越来越广泛地被大家关

注,成为我们建筑物结构以及其他混凝土结构加固应用最广的新技术,并可为我国土木工程用芳纶纤维复合材料产业介入国际竞争

创造条件,社会经济效益显著。


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