材料与桥梁工程-第2部分

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套管之间充填的环氧树脂自然硬化，介于套管间的PC钢材同混凝土粘结起来。　

由于耐水性、耐药性，特别是耐酸性都很好，套管是很难破坏的，高温下也比较稳定，而耐气候性有一定程度降低。根据用途不同，套管的形状可以做成与无粘结PC钢材同样的形状，如圆形。为提高与混凝土的握裹力，也可以做成凹凸形。

后期粘结PC钢材特点：　

1、施工容易　

只需将后期粘结钢材置于所定的配筋位置，进行混凝土浇注，达到规定强度后进行张拉、锚固。这样钢材的穿入、压浆作业都不需要了。

2、PC钢材同混凝土能形成一体　

PC钢材上涂抹树脂，硬化后同PC钢材紧密粘结由于套管的形状，取得了与混凝土粘结好的性能。还由于这种树脂在一定时间内自然硬化，而且不需要特别处理（如加热等），因此，没有任何危险。

3、耐腐蚀性好

在整个PC钢材上涂抹了防腐蚀性能优良的树脂，其上还有套管包，有这样两重防腐构造，因而耐腐性是很好的。　

4、使用性能好　

由于套管直径小，即使很薄的翼缘板也能使用，使配筋设计更容易进行。又由于摩擦系数小，也能节约钢材的使用量。

后期粘结PC钢材新技术的关键之处是树脂可在常温下硬化，而硬化是通过促进剂的添加量来进行控制的。因此，研制这种促进剂，就能取得这项科技成果　　　

赵教授还说粘贴钢板法是公路混凝土桥梁常用的加固方法，一般是采用环氧树脂或专门结构胶将钢板直接粘贴在混凝土构件表面，使之与构件形成受力整体。土木工程中的新技术往往来自新材料的应用。自上世纪七十年代末初期，欧洲进行纤维增强复合材料（FRP）在土木工程应用研究以来，具有极好的比强度和比刚度、优秀耐腐蚀性的纤维增强复合材料已广泛用于混凝土结构的粘贴加固工程，形成了纤维增强复合材料补强加固已有混凝土桥梁的新技术，其中碳纤维增强复合材料（CFRP）应用更多。本文根据国内外关于碳纤维增强复合材料补强加固的工程研究，介绍这一新技术的材料特性、施工方法和技术措施。　　

一、　材料的基本特性

碳纤维增强复合材料补强加固所采用的基本材料是高强度或高弹性模量的连续碳纤维，单向排列成束，用环氧树脂浸渍固化的碳纤维板或未经树脂浸渍固化的碳纤维布，统称碳纤维片材。将片材用专门配制的粘贴树脂或浸渍树脂粘贴在桥梁混凝土构件需补强加固部位表面，树脂固化后与原构件形成新的受力复合体，共同工作。

1、碳纤维片材。片材碳纤维材料的拉伸强度在（2400～3400）MPa之间，与普通碳素钢板拉伸强度为240MPa相比，片材的拉伸强度很高。片材碳纤维材料的弹性模量依片材力学性能不同，碳纤维片材依力学性能分成高模量、高强度和中等模量三类。高模量碳纤维片材的弹性模量较高，但其伸长率较低。相比之下，碳纤维片材的单位重比钢材低许多，说明碳纤维片材较轻。碳纤维的化学结构稳定，本身不会受酸碱盐及各类化学介质的腐蚀，有良好的耐寒和耐热性。

2、配套树脂类粘结材料。混凝土结构加固修补配套树脂系统包括底层涂料，用于渗透过混凝土表面，促进粘结并形成长期持久界面的基础；油灰，用于填充整个表面空隙并形成平整表面以便使用碳纤维片材；浸渍树脂或粘结树脂，前者用于碳纤维布粘贴，后用于碳纤维板粘贴。浸渍树脂或粘贴树脂是将碳纤维片粘附于混凝土构件表面并与之紧密地结合在一起形成整体共同工作的关键，因此，树脂同混凝土的粘贴强度大于混凝土的拉伸强度和剪切强度。就公路混凝土桥梁用碳纤维片材加固技术而言，环氧树脂在不同施工环境温度下固化性能有十分重要的意义，因为这涉及到粘贴工作质量与如何尽量减少桥上正常交通中断时间紧密相关。采用专配的环氧树脂材料，在混凝土施工表面温度（10～40）摄氏度时，粘贴环氧树脂固化时间约15小时以上，但粘贴后就可以使用的时间为45分钟以上，专配的环氧树脂材料的这一性能是完全适合混凝土桥梁的加固工作。

二、碳纤维片材加固桥梁的形式　　　

碳纤维片材主要用于混凝土桥梁的基本构件和节点的加固补强，其加固的效果主要是提高构件的抗弯承载力、抗剪承载力以及受压构件的轴向抗压承载力；提高构件的刚度以及延性。除此之外，许多室内及现场试验证明，碳纤维片材加固的混凝土构件裂缝宽度发展可以得到控制。　

　　　　　　由于碳纤维片材，特别是碳纤维布质量轻且厚度薄，具有一定柔度，在混凝土桥的有关部位加固较灵活。碳纤维片材因碳纤维排列方向不同而使各方向拉伸强度不相同，碳纤维片材的纤维向与受力向相同时，其拉伸强度最高，反之，纤维方向与受力方向垂直时，其强度最低。因此，在采用碳纤维片材进行加固设计中，必须正确掌握纤维的布置方向。根据混凝土构件加固计算，可以采用连续式粘贴或条带间隔粘贴碳纤维片材的方式。研究表明，分条加固的效果要优于整条布的加固效果。

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