建筑加固行业自上世纪开始,便得到了广泛的重视与应用。随着科学技术的不断进步,新型材料不断出现,加固方法也变得丰富起来。碳纤维加固和粘钢加固是两种最常用的加固方法。二者加固原理相似,都是采用结构胶将加固材料粘贴在建筑结构表面,使之与结构形成一体,共同受力。
相比传统的粘钢加固而言,碳纤维加固是一种新型的加固方法。粘钢加固法适用于提升建筑物的承重能力,所以在对梁、板、柱一类的承重构件进行加固时,多会使用粘钢法。而碳纤维加固修补结构技术是继加大混凝土截面、粘钢之后的又一种新型的结构加固技术,适用性也很强。那么在房屋加固时,碳纤维加固和粘钢加固应该如何选择呢?下面小邦为大家介绍一下两者的优劣势对比,再做出合理的选择。
从施工的性能上来说,碳纤维布的柔韧性使其有着得天独厚的优势,对于狭窄的截面,圆形及拱形截面例如管道等有着明显的优势。碳纤维布轻质高强、易于裁剪,仅需人工涂胶粘贴,工序简单,施工速度约为粘钢加固的2-3倍。操作空间小且不影响建筑自重,可兼顾节约工期与结构安全。
由于需要加固和修复的结构具有确定的形状和外观,一般不允许加固改变其既有状态,柔性的碳纤维片材适用于各种结构形状及结构部位的加固修补,不改变结构形状,不影响结构外观。且由于碳纤维片材的柔性很高,即使被加固的结构表面不是非常平整也基本能保证100%的有效粘贴率,相比粘钢加固更容易保证粘贴质量。
碳纤维布虽只是一层薄薄的布,但具有极高的抗拉强度。相当于钢材抗拉强度的十倍以上,从强度上看能有效应用于结构受弯加固中。碳纤维粘贴过程中,碳纤维浸渍胶也有着很大的功劳,碳布每一根单丝之间充满胶液才能保证应力的有效传递并分布均匀,使碳布与混凝土基材形成整体共同工作的根本保障,让碳纤维高强特性得以发挥。
粘钢加固由于钢板的物理力学性能为各向同性,在进行受力的时候能够均匀受力,但是其施工时需要专用的夹具和施工器械,施工工序较为繁琐复杂。但钢板上可以焊接锚筋,也可钻孔设植筋锚固,所以粘钢加固的锚固方式更为灵活。
在加固效果方面,假设钢板采用Q235钢,截面为4mm×100mm,那么它能够提供的强度为4×100×215=86000N,加固中采用的I级300g碳布也不过0.167mm。而拿I级300g碳布来说,截面宽同样为100mm时,能够提供的强度为0.167×100×3400=56780N。由此可见,同样采用一层钢板以及一层碳布时,从强度上来看钢板的效果要更好些。虽然碳纤维布加固中存在多层加固的情形,但最多不允许超过三层,且从第二层起加固效果就会发生折减,与5mm厚的钢板加固效果相比还是存在差距的。
随着技术的不断发展,有关学者对粘钢和粘贴碳纤维布加固方法进行了深入的研究,得出以下几条结论:对于普通小荷载结构或者构件,经计算其补强所需面积小,粘贴碳纤维布1-2层即可满足要求时,则优先考虑采用粘贴碳纤维布加固法来进行处理,在达到加固目的的同时其经济型和施工可操作性更强。当结构或构件补强所需面积较大,即经计算粘贴碳纤维布超过3层时,则优先选用粘钢加固法来进行施工,可大幅提高结构承载力或受力性能,并取得良好的经济性。
在结构加固补强的方法中,没有哪一种方法是万能的,只有经过合理的计算分析,针对不同的工况选用合适的加固方法及检测报告齐全的产品,以达到最优质的加固效果。