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承重结构加固用纤维复合材“五大拷问”
- 2016-11-21 -

  为什么承重结构加固用的碳纤维,要选用聚丙烯腈基?

  碳纤维按其主要原料分为三类,即聚丙烯腈(PAN)基碳纤维、沥青(PITCH)基碳纤维和粘胶(RAYON)基碳纤维。

  从结构加固性能要求来考量,只有PAN基碳纤维最符合承重结构的安全性和耐久性要求;粘胶基碳纤维的性能和质量差,不能用于承重结构的加固;沥青基碳纤维只有中、高模量的长丝,可用于需要高刚性材料的加固场合,但在通常的建筑结构加固中很少遇到这类用途,况且在国内尚无实际使用经验。

  因此,《混凝土结构加固设计规范》GB50367-2013中规定:必须选用聚丙烯腈基(PAN基)碳纤维。另外,应指出的是最近市场新推出的玄武岩纤维,由于其强度和弹性模量很低,不能用以替代碳纤维作为结构加固材料。因此,在选材切勿听信不实的宣传。

  聚丙烯腈基碳纤维,为什么必须采用15K或15K以下的小丝束?

  采用聚丙烯腈基碳纤维严禁使用大丝束纤维。之所以作出这样严格的规定,主要是因为小丝束的抗拉强度十分稳定,离散性很小,其变异系数均在5%以下,容易在生产和使用过程中,对其性能和质量进行有效的控制;而大丝束则不然,其变异系数高达15% -18%,且在试验和试用中所表现出的可靠性较差,故不能作为承重结构加固材料使用。

  另外,应指出的是,K数大于15,但不大于24的碳纤维,虽仍属小丝束的范围,但由于我国工程结构使用碳纤维的时间还很短,所积累的成功经验均是从12K和15K碳纤维的试验和工程中取得的;对大于15K的小丝束碳纤维所积累的试验数据和工程使用经验均嫌不足。因此,在规范中,仅允许使用15K及15K以下的碳纤维。

  芳纶纤维在承重结构工程中的应用要求?

  对芳纶纤维在承重结构工程中的应用,必须选用对位芳香族聚酰胺长丝纤维。同时,还必须采用线密度不小于3160dtex(分特)的制品,才能确保工程安全。

  芳纶纤维韧性好,又耐冲击、耐疲劳,因而常用于有这方面要求的结构加固。另外,还用于与碳纤维混杂编织,以减少碳纤维脆性的影响。芳纶纤维的缺点是吸水率较大,耐光老化性能较差。为此,应采取必要的防护措施。

  玻璃纤维在结构加固工程中的应用要求?

  对玻璃纤维在结构加固工程中的应用,必须选用高强度的S玻璃纤维、耐碱的AR玻璃纤维或含碱量低于0.8%的E玻璃纤维(也称无碱玻璃纤维)。

  至于A玻璃纤维和C玻璃纤维,由于其含碱量(K、Na)高,强度低,尤其是在湿态环境中强度下降更为严重,因而应严禁在结构加固中使用。

  为什么承重结构加固工程,严禁采用预浸法生产的纤维织物?

  预浸料由于储存期短,且要求低温冷藏,在现场施工条件下很难做到,常常因此而导致预浸料提前变质、硬化。若勉强加以利用,将严重影响结构加固工程的安全和质量,故作出严禁使用这种材料的规定。