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预应力加固技术与碳纤维复合材料的性能与介绍

预应力加固结构的技术是自20世纪末开始研究的一项新型补强技术，在传统粘贴加固技术上取得了重大突破，它能充分利用碳纤维复合材料的高抗拉强度，避免碳纤维过早剥离的现象，有效地提高结构的强度与刚度，达到减小结构原有裂缝宽度和限制裂缝的形成与发展的效果，显著提高结构的工作性能。但也有不少人疑薄薄一层的碳纤维布，加固真的能达到预期的效果吗。其原理与粘贴钢板加固相似，均是在结构的受拉侧粘贴抗拉材料，以起到与结构共同受力，增强配筋的作用。

预应力加固法是采用外加预应力钢拉杆或型钢撑杆对结构构件或整体进行加固的方法，特点是通过预应力手段强迫后加部分一拉杆或撑杆受力，改变原结构内力分布并降低原结构应力水平，致使一般加固结构中所特有的应力应变滞后现象得以完全消除，因此后加部分与原结构能较好地共同工作，结构的总体承载能力可显著提高。(4)贴碳纤维时，在碳纤维片和树脂之间尽量不要有空气，可用罗拉沿着纤维方向在碳纤维上对此滚压，使树脂渗入碳纤维中。

1、预应力加固碳纤维复合材料

预应力碳纤维板弹性模量低而拉伸强度高，充分发挥需要1.5%以上的拉伸变形，而通常构件的变形限制所允许的表面应变远远小于这一变形，当加固钢筋混凝土结构时这一缺陷更加明显，钢筋的屈服变形仅为0.18%，即使在不考虑钢筋初始变形的条件下钢筋屈服时碳纤维所发挥的强度也不到12%，因此采用传统粘贴方式进行碳纤维加固时，碳纤维的高强度性能仅能被利用到很少的一部分，大部分的材料强度在结构的正常使用极限状态内都无法正常发挥，预应力加固技术可使碳纤维板在承担结构传递的荷载应力之前就已经处于较高的应力水平，预先发挥了一定的强度，从而实现了其高强性能的充分利用。在使用碳纤维胶时主要需要注意以下几个方面：1、为了给碳纤维胶的风化创造条件，碳纤维胶的施工环境要求通风、干燥，作业的粘贴面洁净、不能出现油污。碳纤维加固预应力碳纤维板即碳纤维加固补强单向板材，采用优质碳纤维原料与良好基本树脂，碳纤维板材具有拉伸强度高、耐腐蚀性、抗震性、抗冲击性等良好性能，预应力碳纤维板在前者已有特性上提高了结构构件的开裂荷载、屈服荷载。改善使用荷载下的性能。

碳纤维双向布的应用优势

1、优异的机械性能

碳纤维单丝的比强度和比模量是钢材的10倍以上。突出的力学性能是碳纤维双向布替代钢材成为体育器材制作的优良材料。

2、质量轻

碳纤维双向布质量极轻。尤其是羽毛球拍、网球拍、高尔夫球杆等体育器材，轻质的手感可以降低动力要求，节约能耗，使用方便。

3、柔软加工性强

碳纤维双向布的可塑性佳，可以任意加工成各式形状，同时可以根据使用者的不同需求来设计加工体育器材。

加固纤维板材介绍

纤维加固技术是在上世纪八十年代兴起的新兴技术，由于纤维复合材料优异的机械性能和化学性能，已备受工程界的青睐，并在工程加固中广泛应用。试验结果确定5个试件都是内聚***（基材混凝土***面积占粘接面积的85%以上），然后通过计算算出每个试件的***拉力值，将大值和小值去掉，剩下的三个数值计算平均值，算出的值满足国标规范，则说明现场拉拔合格。其中以玄武岩纤维、芳纶纤维、碳纤维、玻璃纤维四种纤维增强材料运用***为广泛。然而各种纤维材料的力学性能参数各有差别，其可设计性和加工性也各不一样。

1、玄武岩纤维

玄武岩纤维是一种新型的矿物纤维，是由玄武岩原材料经高温熔线拉丝而制成的。高强度和模量较高，可与混凝土的相容，它的价格是在芳纶纤维和玻璃纤维之间。由于其原材料来自天然玄武岩，产品性能非常大，也已经以多种形式成为加固材料在工程中应用。

2、芳纶纤维

芳纶纤维具有高强度、高模量、低延伸率、电绝缘性好、抗冲击性好、柔软可加工性、施工简便的优良性能。加固混凝土构件所用的碳纤维布，是由碳纤维长丝经编织而制成的柔软片材。在许多方面和碳纤维是互补的，也是一种重要的纤维增强材料。芳纶纤维可单独使用，也可与碳纤维、玻璃纤维等混合使用。国外芳纶纤维的应用十分广泛，然而在我国，芳纶纤维作为结构加固材料在我国的应用仍处于起步阶段。

3、碳纤维

碳纤维作为加固材料，具有一定的固有缺陷，如抗冲击强度低、抗剪强度低、导电性强，会产生电磁干扰，应用范围有限。1、安装锚固底座本加固方法需要在梁底安装锚固底座，用于固定碳纤维板张拉系统。由于其具有高强度、高模量、结构简单等优良的力学性能，在建筑工程使用中仍得到了广泛的应用。中国每年碳纤维年消耗量占世界总产量的四分之一，碳纤维是增长***快的、发展潜力的是纤维增强复合材料。

4、玻璃纤维

玻璃纤维包括高强度玻璃纤维和无碱玻璃纤维，玻璃纤维的延伸率以及抗拉强度低，价格便宜，但弹性模量查，耐碱性差，受盐腐蚀性差，施工操作差。因此应用范围受限制较多，适用于加固要求低的场合。