探究復合材料在建筑加固工程中的應用

張靖鈺

(青島科技大學，山東 青島 266500)

目前我國需要的加固建筑工程相對較多，通過將復合材料用到其中，有助于提升抗腐蝕性、抵抗酸堿等物質的腐蝕；縮短工期和節約成本等。玻璃纖維、碳纖維等作為當前使用最多的一種復合材料，分析其在建筑加固中的具體應用能夠增強建筑工程加固的質量。

1 復合材料在建筑加固工程中的方法

1.1 內嵌入式加固方法

復合材料在建筑結構中進行應用，其所使用的加固方法較多，其中內嵌式加固方法是建筑加固工程較為常見的一種，復合材料在放入到需要嵌入的淺溝中，經過一段時間的凝固后，就會增加粘附性，不會出現與建筑結構分離的情況。這就說明這種加固方法增加了復合材料的力學性能，實現了與建筑結構的相互結合，在共同受力下，能夠使得建筑結構不會發生彎曲或者裂縫的現象等。另外，這種加固方法最大的優勢表現在工序簡單、成本較低等方面。

施工工序的介紹如下。

(1)每一個建筑構件都有自身設計標準和要求，尤其是開槽的尺寸不可隨意設計，避免發生安全問題。

(2)將槽內存在的灰塵或者雜質等進行及時清除，這樣做的目的就是能夠防止復合材料發生粘結。

(3)添加的膠粘劑厚度不能高于槽的1/2位置。

(4)開展試壓的環節。即放入到槽中的復合材料需運用膠粘劑進行固定，膠粘劑填入到槽中的厚度需要與槽持平。

(5)當膠粘劑得到完全固化后，施工人員再對建筑表面進行清除、平整。

1.2 外貼式加固方法

外貼式加固方法與內嵌式加固方法不同，即復合材料不再放到內槽中進行加固，而是直接在建筑結構表面運用膠粘劑粘貼復合材料。這種方法的優勢為：使用便捷，能夠快速完成施工；復合材料的防腐性能較強，能夠發揮出保護和防止出現腐蝕的情況。因此，后期施工時不需要開展定期維護，達到節約成本的目的。

外貼式加固的施工過程如后。(1)加固構件基地在進行有效處理時，需要將表面上的雜質進行去除；(2)底膠均勻涂抹；(3)建筑結構表面的找平和清理；(4)表面需要增加抹灰或者防火涂料。

2 復合材料在建筑加固工程中的應用

本文針對于碳纖維、芳綸纖維、玻璃纖維這3種復合材料在建筑加固工程中的應用進行了分析，從應用優勢上看，碳纖維復合材料最為明顯。

2.1 芳綸纖維的加固技術

框架結構加固部位的選擇：建筑結構加固的作用就是能夠提升一定的抗震效果，而最易發生震害的位置主要是柱子。因此，結構中柱子的抗震加固位置需要引起重視。

2.1.1 框架柱

框架結構中柱子所發揮出的作用最大，即柱子發揮著承重作用。從受力的角度來看，框架柱不僅需要對豎向荷載產生的力進行承受，還需要對水平方向的荷載進行承受，這就說明該位置的受力作用最為明顯。

2.1.2 節點

框架結構節點的位置很重要，因此，節點連接著梁和柱，當節點核心區剪力墻的強度不夠時，將會使得結構出現失穩情況或者墻體裂縫情況。

2.2 柱子抗震加固方法

針對于建筑結構中柱子加固的方法我們可以采用剪切補強法，這一方法能夠使框架柱的抗剪承受力得到提升，同時也能夠提升容許軸壓比值，以下針對于剪切補強方法進行了詳細的分析。

第一種方法如下。

(1)施工人員運用鋼筋網砂漿圍套將其綁在柱周側的位置，并在綁定后焊接箍筋端部的鋼筋網。

(2)選擇圍套時可以選擇角鋼或者扁鋼型的圍套，并將其放置在柱的四周位置；主要采用的方法為環氧樹脂漿粘貼法，并將其涂抹在已經磨成圓角的柱四角位置，并且受到壓力較大的影響，需要僅僅粘貼四角鋼。

(3)采用座漿方法。柱四周涂抹砂漿——貼上角鋼——擰緊砂漿口——積壓砂漿——填實砂漿——砂漿在滿足強度要求后拆除臨時箍。

第二種方法如下。

鋼板箍采用外包鋼箍覆蓋，周圍壓力較大。板圈內的砂漿加雙L，柱外用微膨脹砂漿填充后，可焊接到鋼板上，與柱保持一定距離。

第三種方法如下。

施工步驟：平整柱表面；四角有效打磨；涂抹底膠置于柱表面；強度滿足規范和標準要求；用芳綸纖維布完全穿透環氧樹脂，按照相應的粘貼法粘貼在底膠上，進行表面處理。

2.3 碳纖維加固技術的應用

2.3.1 加固方法

(1)抗彎加固

梁和板構件應用到受拉區，可以對粘貼碳纖維片材進行有效加固，其寬度為10cm，搭接寬度為2cm，即每隔2cm粘接一圈，在表面粘貼玻璃纖維復合材料，通過保障纖維方向與加固處的受拉鋼筋方向保持一致，能夠使得碳纖維抗拉承載力提升，從而共同承擔起荷載，使得構件受彎承載力得到明顯的提升。玻璃纖維復合材料的破壞荷載均值為604.5，相對強度達到了1.09。并且根據受力還可以采用高彈性模量片材或者采用多層粘貼的方法，使得補強效果得到明顯提升。

(2)抗剪加固

抗剪加固主要是將碳纖維布粘貼于構件的剪跨區，在補強時梁的兩側面豎向粘貼，并且采用封閉式粘貼的方法或者U型包粘貼，增加抗剪箍筋分擔原箍筋的剪力。

(3)抗疲勞加固

橋梁或者橋面板等結構疲勞抗力，能夠將碳纖維片粘貼后使得加固梁的撓度或者裂縫寬度逐步的縮小，進而使得混凝土梁的靜載極限強度得到明顯提升，疲勞極限強度也得到提升，增強補強效果。

2.3.2 材料需要滿足的條件

(1)被加固的原結構、原構件需要保障完好，但需要增大其承受荷載的能力。

(2)受到施工或者設計方面的影響，原結構或者原構件如果少了箍筋或者受拉鋼筋，需要進行補強。

(3)加固要有腐蝕介質場所的建筑物。

2.4 玻璃纖維復合材料的加固

使用玻璃纖維復合材料對柱進行加固之后，所承載的極限承載力得到明顯提升，并且可塑性和承載力相對較強。而這一材料加固時最為明顯的不足表現在塑性差。因此本文使用碳纖維或者玻璃纖維復合材料對柱進行加固，主要是對以上兩種材料的使用不足進行了補充，即在承載力和塑性方面的優勢較強，而出現這種情況的原因主要如圖1所示。

圖1 不同試樣的實測荷載—應變曲線

由圖1中我們可以了解到，玻璃纖維復合材料的彈性模量相對較小，這一材料將選用環繞粘貼的方式粘貼在柱子上，但是柱側向的約束力相對較小，柱子一旦發生裂縫或者在單軸受壓的作用下，該復合材料就會發生相應的作用力。同時，在遇到裂縫較大的問題時，這種力的作用也就不會產生了，這時采用玻璃纖維復合材料進行加固，承載力的作用較小。但是在塑性方面，玻璃纖維復合材料能夠發揮出一定的約束作用。

3 結 語

本文對復合材料在建筑加固工程中的應用，通過結合玻璃纖維復合材料和碳纖維復合材料等的優勢和施工工藝等進行分析后，找出這些材料的優勢，并采用不同的加固技術和方法，以此能夠使得復合材料加固具有更為廣闊的市場。