芳纶纤维布在混凝土结构加固中的应用.doc

时间：2013年5月29日
芳纶纤维布在混凝土结构加固中的应用

[摘要]本文主要介绍了芳纶纤维AFRP复合材料,由于其轻质高强、高弹模、耐腐蚀性能好、不导电、抗冲击性能好等一系列优点,所以它在桥梁、隧道、地铁、海港码头以及工业与民用建筑等工程中有着非常广泛的应用,特别是在混凝土结构的加固与修复领域。
[关键词]芳纶纤维布混凝土结构加固加固方法

Developmentandapplicationofaramidfiberclothinstrengtheningconcretestructures

Abstract:ThispapermainlyintroducesthearamidfiberAFRPcomposites,duetoaseriesofadvantagesofhigh-strength,highelasticmodulus,goodcorrosionresistance,notconductive,goodshockresistance,soitisinbridge,tunnel,subway,portandindustrialandcivilconstructionengineeringapplicationsverywide,especiallyinthefieldofconcretestructurerepairandreinforcement.
Keyword：reinforcementmethodofaramidfiberreinforcedconcretestructure
1引言
土木工程学科的发展,在很大程度上依赖于新材料和新技术的发展与应用。近年来，FRP由于高强、耐腐蚀、自重小、施工方便等优点而被土木工程加固技术领域广泛使用。建筑结构工程中常用的FRP复合材料主要有芳纶纤维(AFRP),碳纤维(CFRP)和玻璃纤维(GFRP),其材料形式主要有片材、棒材和型材。所有的FRP都有一些共同的性质:轻质高强、高弹模、在拉断前均为弹性,热膨胀系数低、各向异性、耐腐蚀耐久性能好等,所以在建筑结构工程中应用潜力巨大。另外,FRP复合材料使用维护成本低、可以自由裁剪、节省材料、施工便捷,虽然其前期投资较大,但从长期投资的角度看效益明显较好。
2材料的基本特性
芳纶纤维的主要成分是对苯二胺聚合物(PPTA),其中既含脂肪族主链又含芳香族主链,所以有牢固的分子结构;芳纶纤维是由直径为12um左右的单丝汇集在一起形成的多纤维状结构,芳纶布是芳纶纤维由单向或双向排列形成的一种片材,常用的是单向片材,它的力学性能指标主要如下表:
表1芳纶纤维布(单向)的主要性能指标

规格单位重量幅宽抗拉强度弹性模量保证强度设计厚度(g/m2)(mm)(Mpa)(Gpa)(KN/m)(mm)AFS-40280100，300，50020601184000.193AFS-60415100，300，50020601184000.193AFS-90623100，300，50020601184000.193AFS-120830100，300，50020601184000.193它除了具有所有的FRP复合材料的共同性质:轻质高强、高弹模、防腐蚀耐久性能好等还具有自己独特的特点,像抗碱腐蚀能力强、不导电、抗动载抗冲击性能好等;这就使它在海港码头工程,绝缘性要求高的场所如地铁、隧道及电气化铁路上工程中,抗疲劳要求高的地方和冲击大而频繁的构件中等应用非常广泛;另外,由于它是一种有机材料,所以同是有机材料的树脂在其中的浸透能力要比在其它FRP材料中的浸透能力强,芳纶纤维的固化时间是其它FRP材料的1/3-1/4,经济效益相应地就提高了,这有着其它FRP材料所不能比拟的优势。
3、芳纶布在结构加固工程中应用领域
我国使用芳纶纤维布进行加固的工程实例有很多,如广东省惠州西枝江大桥加固工程,哈尔滨东宁金厂大桥加固工程,山东济宁凤凰台战备大桥加固工程,深圳龙岗万佳百货牛腿加固工程,北京地铁复八线加固工程,济南黄河大桥加固工程等。
芳纶纤维布主要在以下结构构件加固中应用:
梁:主要是桥梁和民用建筑或工业产房,加固的方式包括抗弯和抗剪,在进行抗弯加固时,芳纶布的纤维方向与梁的轴向一致,一般贴在梁的受拉侧,以提高梁的抗拉承载能力,据有关试验得出,只要该梁不是超筋梁,贴一层AK-40可以提高承载30%左右,贴两层可以提高40%左右;在进行抗剪加固时,芳纶布的纤维方向与梁的轴向垂直。
柱子:芳纶布是一种理想的柱子加固材料,首先,因为芳纶的弹模是118Gpa,相对于碳纤维(弹模230Gpa),所以它的延性较好;其次,在进行棱角打磨时只需要打磨到倒角半径10mm左右即可,一般不需打磨,而使用碳纤维加固时则需要打磨到倒角半径30mm左右,这样芳纶就可以节约很多工时,最后