芳纶纤维在钢筋混凝土结构加固中的应用

,海纳百川有容乃大,深圳海川工程科技有限公司2003年8月,路威2008芳纶纤维在钢筋混凝土结构加固中的应用,公司大厅,海川公司聚贤厅,内容简介,路威2008芳纶纤维的简介5路威2008芳纶纤维布.22常用FRP的分类及对比.33各种结构加固方法的比较.41芳纶纤维的实验部分.47芳纶纤维的施工部分.58,路威2008芳纶纤维,概要主要成分是对苯二甲酰对苯二胺聚合物（PPTA），其中既含脂肪族主链又含芳香族主链，所以分子结构牢固，具有耐腐蚀、耐磨、抗冲击抗疲劳性能好等。,芳纶纤维分子构造以及纤维丝,特性及优点,特性优点高强度-提高承载能力高弹性模量-变形小延伸率2%-增加构件延性弹性好-破坏容许度好不导电-不与电介质反应耐化学腐蚀-耐久性好不燃-安全,芳纶纤维的应用,专为桥定制的复合材料壳体,芳纶纤维在混凝土结构加固补强的应用,加固柱体(桥梁，停车场，建筑物)保护桥墩以防车辆的撞击破坏梁、板的加固墙体的爆炸冲击防护,地震后的高速公路加利福尼亚（California）-1994,地震后的多层停车场加利福尼亚（California）-1994,需要耐久性加固修复,芳纶纤维加固墩柱,撞后的桥墩,撞后的桥梁,冲击试验冲击以后,每日新报-国际新闻-第10版-2001.9.17五角大楼晚塌分钟,芳纶纤维在尖端领域的长期应用,一、路威2008芳纶纤维布,概要路威2008芳纶纤维布是芳纶纤维由单向或双向排列形成的一种片材，如下图所示：单向片双向片,单向片规格,产品规格说明,以FL-40型号为例：AFS：AAramid;FFiber;SSheet;40：是将抗拉强度与该型号芳纶布厚度的乘积2060MPa0.193mm=40tf/m拉伸强度：设计强度、2060MPatf/m：保证强度，每米宽度所承担的力是40吨力：幅宽有10cm、30cm、50cm几种常用的幅宽为30cm（其他规格型号依次类推，另外双向片一般在国内不常用）,双向片规格,路威2008芳纶布种类,芳纶布的裁剪工具,芳纶纤维的耐久性,芳纶纤维的温度效应,钢球冲击后抗拉强度保持率,芳纶,碳纤维,二、常用FRP复合材料的分类,路威2008芳纶纤维AFRP碳纤维CFRP玻璃纤维GFRP,芳纶纤维的特性,(+)抗拉强度：3200Mpa(+)弹性模量：125Gpa(+)抗局部冲击性能好(+)抗疲劳性能好(+)所加固的构件发生断裂时，是非灾难性塑性破坏（特别是局部冲击下）(+)不导电(+)易于施工（易叠层）()受紫外线照射后强度会降低，但可通过做外部涂装来解决。*多用于柱体加固及防车辆撞击,碳纤维的特性,(+)抗拉强度：4500Mpa(+)弹性模量：230Gpa(+)良好的静力和动力疲劳特性(-)所加固的构件发生断裂时，会发生灾难性的脆性破坏(-)导电*多用于加固梁、板，限制挠度,玻璃纤维的特性,(+)抗拉强度：3000Mpa(-)弹性模量：60Gpa(-)易受盐腐蚀(-)施工操作性较差(+)造价低*在美国主要用来约束墩柱。,各种纤维的应力应变曲线图,芳纶纤维与碳纤维的对比,芳纶纤维优于碳纤维的性能,抗剪能力抗冲击能力抗疲劳性不导电施工便捷、工期短、综合造价低,芳纶纤维与玻璃纤维的对比,三、各种加固方法的比较,芳纶纤维与传统加固方法的比较芳纶纤维与其它FRP复合材料的比较,加固原理,传统加固方法普遍存在问题,工期加长（时间）施工场地制约（加固体本身施工空间），可能造成因工停产影响外观除锈、防腐问题,后期维护问题，预应力加固法主要问题是预应力损失扩大截面法、外包钢法、粘钢加固法都有新老截面粘结问题适用的结构范围：外包钢法主要适用于柱；粘钢加固法，适用于承受静力作用的受弯、受拉构件,扩大截面法(+)造价低，应用广泛(-)需要重型起重设备，施工干扰大钢板(+)应用广泛，施工干扰少(-)安装困难，易腐蚀,加固补强的原因,结构因腐蚀而造成整体强度降低结构承载力不足结构荷载发生变化地震破坏偶然撞击（如汽车等）,四、芳纶纤维加固补强的实验,大截面柱体的约束和抗弯试验承担方：Fribourg(瑞士)大学发起人：DuPont杜邦公司,施加300吨压力,对包有路威2008芳纶布的柱子施加轴向压力,荷载-位移图,为高速公路公司做的试验-1999,合作方：杜邦（DuPont）公司柱子（6根）：直径0.4m，长3米，增强材料：芳纶纤维布（KEVLAR）受力方向：轴向，纵向试验内容：抗弯，抗剪+冲击结论：符合设计指南时间：2000年2月(columnsonM11etA19),抗弯试验（英国）,荷载位移图,荷载位移图（剪力）,路威2008芳纶纤维布加固混凝土梁,试验地点Glamorgan大学(威尔士)钢筋混凝土梁（长2m，宽0.2mm，高0.1mm）补强材料：路威2008芳纶纤维布树脂：MBT饱和剂试验内容：抗弯性能，位移测试目的：了解静载和动载疲劳性能,路威2008芳纶纤维加固效果测试,采用KEVLAR加固混凝土梁的弯曲变形试验结果,资料来源：英国Glamorgan大学的试验数据,五、芳纶纤维的施工部分,表面处理涂布底胶芳纶纤维布的粘贴外层图布的后期工作质量保证与工程验收安全管理,表面处理,表面灌缝处理,涂布底胶,芳纶纤维布的粘贴,粘贴芳纶布后,外层涂布的后期工作,表面涂装后,外部涂装,工具清单,路威2008芳纶纤维历年的使用量,主要参考设计规范,ACICommittee440GuidefortheDesignandConstructionofExternallyBondedFRPSystemsforStrengtheningConcreteStructuresJapanSocietyofCivilEngineersRecommendationsforUpgradingofConcreteStructureswithUseofContinuousFiberSheetsJapanBuildingDisasterPreventionAssociationSeismicRetrofitDesignandConstructionGuidelinesforExistingReinforcedConcret