碳纤维布用于钢筋混凝土梁抗剪加固的试验分析

碳纤维布用于钢筋混凝土梁抗剪加固的试验分析

卢树金

贵州道兴建设工程检测有限责任公司 贵州贵阳 550001

摘要：碳纤维材料的引入是提升钢筋混凝土材料抗剪承载力的重要途径。基于此，本文就碳纤维布在钢筋混凝土梁抗剪加固应用中的相关试验展开探究，从碳纤维引入的额重要性进行分析，并救助与试验各阶段的相关分析得出碳纤维材料对于钢筋混凝土材料抗剪承载力提升的作用。

关键词：碳纤维布；钢筋混凝土梁；抗剪承载力

引言：CFRP即碳纤维增强复合塑料是FRP材料的一种，由于其纤维的直径极小，是一种脆性材料，容易出现损伤，虽然相较于纤维，其强度不足，但以其出色的人性以及弹性，使得其在工程设计以及建筑等领域中有着极大的应用。在混凝土材料的引入中，其可以有效的提升材料的抗剪承载力，进而保证建筑的可靠性。

1.碳纤维布应用于钢筋混凝土梁的必要性

混凝土材料在长期的发展中，突显了其对于建筑行业的贡献，但随着建筑要求的提升，传统的混凝土材料在强度、韧性、实用性等方面需要在新的时代提升其适应新时期建筑要求的能力。随着建筑比例的不断加大，不可抗因素的存在以及，现场操作的不当，使得对于传统的混凝土材料进行韧性、抗剪能力、抗弯折能力方面的技术延伸成为保证建筑施工质量以及建筑品质的重要方面，通常对于混凝土材料的加固有以下几个方面的内容：（1）提升横截面的方法，其可以在一定程度上提升建筑的受力性能，并能很好的提升建筑物的使用效能，但也在一定程度上加大了构件的自重以及截面尺寸，致使在进行加固后其使用面积的降低，容易导致在新旧混凝土的交界面出现一定的问题，并且建筑的几何协调性被降低，以引发事故出现的可能；（2）粘钢加固法，这种方法可以有效提升原建筑物的刚性，并具有一定的完整性，但由于其对于钢材的需求较大，且对于施工的环境以及施工的过程具有较高的要求，因此操作后加固的效果较差。

此外，对于混凝土材料的加固方法还有预应力加固法、置换混凝土加固法、喷射混凝土加固法、增设支点加固法等提升混凝土施工强度以及韧性的方法，但相较于FRP类加固方式，其加固程度稍显不足，FRP技术的引入，原始构件加固后截面尺寸几乎不变、构件自重增加很小；施工工艺流程简单，而且高效率工期短，其以布、板条、筋、格栅等形式，依据不同情况活跃于混凝土加固技术中。

2.基于碳纤维布的钢筋混凝土梁抗剪加固试验研究

2.1试验准备阶段

为保证试验的顺利实施，首先需要对于试验的目标进行明确，试验的目的是对于采用碳纤维布进行混凝土材料的加固，其在加固后建筑梁体的抗剪力承载力的测试，着重考虑在进行材料的融合与引入之后，其相应的预期效果能否有效达到的考量，在这一过程中，要保证构建的制作、预加载方式的评估、粘贴CFRP的方向以及应变策对测点等方面的内容，并在做好相关的试验之后进行数据的有效记录，并对于数据的关联性进行合理的推导以及延伸^[1]。

在实验材料的准备方面，主要有以下几样：（1）混凝土，依据普通强度的设计，进行强度为C30的水泥准备，并按照水泥的强度进行粗骨料、细骨料的选择，由此对于水、砂、石的比例进行计算，在进行浇筑时留下一定立方体积的试块，并在28天后进行其性能的测定；（2）钢筋，对于试验需要用到的钢筋，需要在其纵向受力筋、架立筋、箍筋等实际位置上的钢筋型号进行选择；（3）CFRP布，在进行试验时，可以选择条件较好，具有一定代表性的材料，并选择两种尺寸；（4）粘结剂，一般选用混养树脂粘结剂，其可以保证试验的稳定性以及经济性。

对于试件的设计与制作，通过对于在二次受力对策情况下，其布宽、间距、预加载程度等相关的参数对于试验结果的影响，进而对于其加固情况进行具有一定针对性的设计。进行设计之后，为保证对于钢筋应变片的测量的准确性，要在试样表面进行清理，并用胶黏连环氧树脂保护层，并进行固定，在拆模后对其进行周期性的养护，一般持续28天。

在构件方面，为保证对于CFRP布条的承载能力的有效体现，需要进行压条的黏连以及此提升其锚固效果，按照规范性的程序对于构建进行科学的加固。如在进行材料的表面清理后，进行涂胶以及碳纤维布的黏连，并配置周期性的养护，搭配规范性的质量检查，以此保证构件的有效加固。

2.2试验操作过程

为保证最大限度的提升应用碳纤维材料对于混凝土的加固效果，需要在进行材料的试验过程中，需要保证CFRP材料的纤维方向以及剪切裂缝垂直，一般在抗剪方案的选取时，对于纤维方向以及黏连方式和采用的碳纤维布种进行考量，从黏连的角度、养护的周期、锚固的方式等优化实试验的合理性。在进行试验操作的过程中，需要对于材料进行放样，针对于钢板锚固件的相关固件较为复杂，为保证实验操作与实验结果相互贴合，需要对于对于碳纤维布的黏连位置以及钢板位置，螺栓空等位置信息进行画线与放样。其后，在螺栓预埋孔和混凝土表面进行凿毛对于黏有碳纤维布的表面进行凿毛，按照规范性的操作，并通过涂胶等方式进行其找平工作，提升结构胶与钢板锚固件设置等操作的规范性以及合理性，在进行滚轴轨道安装的过程中，一般保证碳纤维布的受力在混凝土试件的面内，以此降低纵向以及横向位移，提升截面的正应力

^[2]。

通过对于碳纤维布表面的应变测点的有效布置，调整试验中材料放置的合理性。借助于不同的受力点以及受力程度的设置，提升试验的针对性以及试验结果的真实性。

2.3试验结果分析

通过试验在进行碳纤维布的加装后，可有有效的对于以下方面进行改良：（1）由于CFRP布条的约束作用，对加固梁的挠度、裂缝的发展都有一定的限制，且不同布宽、加固间距以及加载程度下的影响程度各不相同；（2）加固试件较未加固试件的极限荷载均得到较大幅度提高，减缓了剪切箍筋屈服前的荷载应变曲线的增长趋势。因此，采用CFＲP网格复合加固构件的抗剪性能较好；（3）碳纤维材料可以对于梁的荷载能力进行显著的提升；（4）钢筋混凝土柱钢筋锈蚀到一定程度后，其轴向承载力不足，轴压承载力可靠度指标较低。

结论：综上所述，为保证在进行混凝土材料施工时，建筑质量的安全可靠，相关人员需要拓展思维，调动相关的方式方法，提升建筑材料在建筑施工中对策创新应用程度，进而促进建筑行业的综合性发展。随着经济的发展以及技术的提升，更多的抗剪、抗弯、耐腐蚀材料会应用与建筑行业中，促进建筑的综合发展。

参考文献：

1. 王仪,王兆晨,赵晋,等.碳纤维布加固钢筋混凝土T型梁抗弯扭性能试验研究[J].河南城建学院学报,2020,29(02):15-21.

2. 潘毅,蔡联亨,郭瑞,等.碳纤维增强复合网格-聚合物水泥砂浆加固RC梁抗剪性能试验研究[J].建筑结构学报,2020,41(04):110-118.