碳纤维加固砌体承重结构

2023-09-17 理论教育版权反馈

【摘要】：《砌体结构加固设计规范》4.5.1 纤维复合材用的纤维应为连续纤维，其品种和性能应符合下列规定：1.承重结构加固用的碳纤维，应选用聚丙烯腈基12K或12K以下的小丝束纤维，严禁使用大丝束纤维；当有可靠工程经验时，允许使用15K碳纤维。

【规范规定】

《砌体结构加固设计规范》（GB 50702—2011）

4.5.1 纤维复合材用的纤维应为连续纤维，其品种和性能应符合下列规定：

1.承重结构加固用的碳纤维，应选用聚丙烯腈基（PAN基）12K或12K以下的小丝束纤维，严禁使用大丝束纤维；当有可靠工程经验时，允许使用15K碳纤维。

2.承重结构加固用的玻璃纤维，应选用高强度的S玻璃纤维或碱金属氧化物含量低于0.8%的E玻璃纤维，严禁使用高碱的A玻璃纤维或中碱的C玻璃纤维。

3.当被加固结构有防腐蚀要求时，允许用玄武岩纤维替代E玻璃纤维。

【解析】

对承重结构加固使用的碳纤维需说明以下三点：

1.碳纤维按其主原料分为三类，即聚丙烯腈（PAN）基碳纤维、沥青（PITCH）基碳纤维和黏胶（RAYON）基碳纤维。从结构加固性能要求来考量，只有PAN基碳纤维最符合承重结构的安全性和耐久性要求；黏胶基碳纤维的性能和质量差，不能用于承重结构的加固；沥青基碳纤维只有中、高模量的长丝，可用于需要高刚性材料的加固场合，但在通常的建筑结构加固中很少遇到这类用途，况且在国内尚无实际使用经验，因此，应选用聚丙烯腈基（PAN基）碳纤维。另外，应指出的是最近市场新推出的玄武岩纤维，由于其强度和弹性模量很低，不能用于承重结构加固。因此，在选材时，切勿听信不实的宣传。

2.当采用聚丙烯腈基碳纤维时，还必须采用12K或12K以下的小丝束纤维；严禁使用大丝束纤维；其所以作出这样严格的规定，主要是因为小丝束的抗拉强度十分稳定，离散性很小，其变异系数均在5%以下，容易在生产和使用过程中，对其性能和质量进行有效的控制；而大丝束则不然，其变异系数高达18%以上，且在试验和试用中所表现出的可靠性很差，故不能作为承重结构加固材料使用。

另外，应指出的是，近来日本等国开始使用15K碳纤维。据报道使用效果甚好。我国所做的材性试验也表明：其性能介于Ⅰ级和Ⅱ级之间。因此，作出“当有可靠工程经验时，允许使用15K碳纤维”的规定。

3.对玻璃纤维在结构加固工程中的应用，必须选用高强度的S玻璃纤维或含碱金属氧化物含量低于0.8%的E玻璃纤维。至于A玻璃纤维和C玻璃纤维，由于其含碱量（K、Na）高，强度低，尤其是在湿态环境中强度下降更为严重，因而应严禁在结构加固中使用。

碳纤维加固砌体承重结构

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