新材料遇到“老"結構,你會用嗎?(一)「卡本碳纖維布抗拉強度」
長期以來,我國占主導地位的砌體材料燒結土磚已有2000多年的歷史。解放以來,我國磚的產量逐年增長。據不完全統(tǒng)計,自八十年代初至今,我國主要大中城市建造的多層砌體結構房屋建筑面積已達70~80億m2。目前,大量現(xiàn)役的砌體結構已經進入老化階段,需要進行拆除或加固后才能繼續(xù)使用。
砌體結構有多種加固方法,隨著纖維片材在加固領域的應用,纖維片材加固砌體的工程也越來越多。今天就跟大家介紹下纖維片材新材料如何在砌體結構上使用。

1. 材料選取
1.1 砌體加固用碳纖維片材,選用聚丙烯腈基(PAN基)12K或12K以下的小絲束纖維編織的碳纖維片材,嚴禁使用大絲束。
因PAN基碳纖維最符合砌體結構的安全性和耐久性;做出以上嚴格規(guī)定的原因:小絲束的抗拉強度穩(wěn)定性十分穩(wěn)定,離散性很小,其變異系數(shù)均在5%以下,在生產和使用過程中容易對其性能和質量進行有效的控制;大絲束則變異系數(shù)高達15%~18%,可靠性差。

1.2 有防腐蝕要求時,應采用碳纖維片材或玄武巖纖維片材。
1.3 截面面積。材料性能檢測和加固設計時,纖維片材截面面積按下列方法確定:
1.3.1 纖維布截面面積:S=計算厚度×寬度。計算厚度按單位面積質量/厚度確定;因為碳纖維布的質地柔軟,實測厚度離散性很大。
1.3.2 單向纖維板截面面積:S=實測厚度×寬度。
1.3.3 單位面積質量應符合下表:

1.4 找平材料
1.4.1 找平材料宜采用聚合物改性水泥砂漿,其力學性能指標應符合下表(平均值);必須保證材料的力學性能,否則極易出現(xiàn)空鼓、剝離等病害。

2. 加固設計
2.1 一般規(guī)定
2.1.1 加固設計使用年限按照GB50702-2011《砌體結構加固設計規(guī)范》中要求:由業(yè)主和設計單位共同商定,一般情況下宜按30年考慮,到期后重新進行可靠性鑒定,檢查的時間間隔可由設計單位確定,但第一次檢查時間不得超過10年。
2.1.2 加固砌體結構設計時應符合下列規(guī)定:
1)加固時應使纖維片材沿纖維方向承受拉力作用;
2)砌體結構實測抗壓強度平均值≥7.5MPa;
3)長期使用溫度不應高于60℃,主要為防止結構膠在高溫下失效。
2.2 砌體平面內受剪
在加固墻體受力的過程中,應采取有效錨固措施使纖維片材與墻體保持變形協(xié)調,不發(fā)生因粘貼面過早剝離而導致加固失效,本條規(guī)定的設計計算方法均是基于這一前提。
2.2.1 纖維片材條帶在砌體墻面上宜等間距布置,條帶寬度100mm≤D≤200mm;條帶數(shù)一般不宜少于3條。
2.2.2 粘貼方式如下圖所示。宜采用斜向交叉粘貼方式。

2.2.3 墻表面粘貼纖維片材平面內受剪加固時,墻體截面受剪承載力計算公式:

2.3 砌體抗震加固
墻體抗震截面受剪承載力計算公式:

2.4 構造規(guī)定
2.4.1 宜采用雙面單層粘貼加固方式,當墻體一面不能粘貼時,可采用單面單層粘貼加固方式。
2.4.2 外墻面應跨樓層連續(xù)粘貼,遇到洞口時,應粘貼至洞口邊緣處錨固;在門窗洞口的墻砌體,纖維片材寬度≥100mm,長度≥400mm。

2.4.3 纖維片材宜采用連續(xù)條帶,中間不宜斷開,當采用搭接方式時,不應在墻體對角線斜截面附區(qū)域搭接,且同一面上相鄰條帶的搭接接頭宜互相錯開,搭接接頭不應出現(xiàn)在砌體墻兩面的同一部位;纖維片材的搭接長度不應小于200mm。
3. 未完待續(xù)
以上從材料的基本要求、設計計算和構造措施,對纖維片材加固砌體結構進行了介紹。后續(xù)會繼續(xù)對纖維片材加固砌體結構的施工工藝和施工驗收做進一步介紹,歡迎大家繼續(xù)關注。