碳布與粘鋼加固能否互換？
信息摘要：從施工工藝上看，碳纖維布也很像粘鋼。這兩種方法都受到結構膠的很大影響。如果結構膠質(zhì)量不合格，增強材料會(huì )從基材上剝離，造成安全隱患，甚至發(fā)生事故。同時(shí)，這兩種方法都需要在加固前卸載。卸載不到位或卸載不完全會(huì )引起二次應力，造成加固材料的應力滯后。此外，包括表面處理和施工溫度有很高的重疊度。
隨著(zhù)經(jīng)濟的快速發(fā)展和人們對生活質(zhì)量要求的不斷提高，結構加固的重要性日益突出。近年來(lái)，我國結構加固行業(yè)受到高度重視，新的加固技術(shù)和材料不斷涌現。
碳纖維布加固和粘鋼加固是兩種Z有吸引力的加固技術(shù)。它們在很多方面是相似的，那么在實(shí)際應用中是否可以替代？
碳纖維布與粘鋼的相似性
碳纖維布和粘鋼的相似性可以從適用范圍來(lái)描述。碳纖維布和粘鋼也可用于受彎構件、大偏心受壓構件和受拉構件。比如在梁底粘貼碳纖維布或者鋼板，可以提高結構的承載能力，達到加固的目的。另外，原則上碳纖維布和粘鋼都是用結構膠將碳纖維布或鋼板粘在混凝土基材上，使加固材料和基材形成整體的結合力。
從施工工藝上看，碳纖維布也很像粘鋼。這兩種方法都受到結構膠的很大影響。如果結構膠質(zhì)量不合格，增強材料會(huì )從基材上剝離，造成安全隱患，甚至發(fā)生事故。同時(shí)，這兩種方法都需要在加固前卸載。卸載不到位或卸載不完全會(huì )引起二次應力，造成加固材料的應力滯后。此外，包括表面處理和施工溫度有很高的重疊度。
事實(shí)上，碳纖維片材和鋼板在結構加固中的作用可以等同于增加鋼筋混凝土結構中的配筋率。因此，碳纖維布加固和粘鋼加固在一定程度上是可以相互替代的。根據規范要求的設計值，我們可以做一個(gè)簡(jiǎn)單的比較。規范中300g碳纖維布重要構件設計值為1600MPa，Q235鋼板設計強度為215MPa。也就是說(shuō)，在材料寬度相同的情況下，一般可以認為厚度為1mm的碳纖維布與厚度為8 mm的鋼板加固效果相近。
碳纖維布的優(yōu)勢
如果碳纖維布的抗拉強度設計值為2000MPa，鋼(Q235)的抗拉強度設計值為200MPa，那么0.1mm厚的碳纖維布就可以相當于1mm厚的鋼板..
另外，碳纖維又輕又細，不需要大型施工機械，運輸、儲存、施工簡(jiǎn)單。同樣的工程量，粘貼碳纖維的工期是粘貼鋼筋的40%左右。與鋼材相比，碳纖維是一種惰性材料，不腐蝕，不易被有害介質(zhì)腐蝕，在惡劣環(huán)境下具有良好的耐久性。
碳纖維也很柔韌，可以包裹形狀復雜的部件。結構不是很平整的建筑，鋼板有效粘結面一般可達70%-80%。
粘鋼的優(yōu)點(diǎn)
如果僅僅依靠上述結果，就認為碳纖維布的加固效果遠高于粘鋼，那就大錯特錯了。不同強度等級的碳纖維布厚度也不同，加固用的I級300g碳纖維布只有0.167 mm..CFRP加固雖然有很多層，但Z多不允許超過(guò)四層，從二層開(kāi)始加固效果會(huì )有所降低，與5mm厚鋼板的加固效果還相差甚遠。
碳纖維和鋼材的彈性模量基本相同，但碳纖維的抗拉強度是鋼材的10倍左右，所以要充分發(fā)揮加固材料的強度，粘貼碳纖維需要加固構件有更大的變形。也就是說(shuō)，在小變形的情況下，粘貼碳纖維加固的應力滯后明顯，所以當構件承載力不同時(shí)，應優(yōu)先選擇粘貼鋼筋加固。
碳纖維和鋼材的彈性模量基本相同，達到相同的受力值，而鋼材的截面要大得多，所以粘鋼加固構件的程度要比碳纖維加固的多。也就是說(shuō)，如果補充相同的抗彎能力，粘鋼加固的撓度變化小于碳纖維加固。
鋼板可以焊接錨筋，也可以鉆植筋進(jìn)行錨固，因此粘鋼的錨固方式比粘碳纖維的錨固方式更加靈活。
以上比較是從理想的角度。如果要實(shí)際替換，需要進(jìn)行詳細的計算和驗證。更換碳纖維布和粘鋼需要考慮很多問(wèn)題。它們的彈性模量相似，但抗拉強度卻大不相同。因此，要想充分發(fā)揮碳纖維的強度，就需要原結構產(chǎn)生大的變形。因此，當原結構卸載不明顯或結構變形較小時(shí)，粘鋼加固明顯優(yōu)于碳纖維加固。
碳纖維布和粘鋼不完全一樣，適用的環(huán)境也不一樣。除了強度高，碳纖維布也是它的優(yōu)點(diǎn)之一。從材料本身來(lái)看，碳纖維布是不會(huì )生銹的，對于長(cháng)期處于惡劣環(huán)境下的混凝土結構來(lái)說(shuō)是一個(gè)比較好的選擇。另外，同樣規模的加固工程，粘鋼施工的成本可能達到碳纖維布的2-3倍，需要注意。
在加固工程中，只有一種加固方法就能解決問(wèn)題，這種情況很少見(jiàn)。換句話(huà)說(shuō)，任何強化方法都會(huì )有其局限性，所以我們需要掌握每種強化方法的優(yōu)點(diǎn)，充分發(fā)揮每種強化方法的優(yōu)勢。加固設計和方案的變更應由專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行設計、審核和Z終確定，不能隨意而為，忽視結構壽命的安全。
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