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预应力碳板究竟比碳板强在哪里?

  摘要:同样都是碳板,差距在哪里?

  预应力混凝土技术的出现,有效的延缓及抑制了混凝土结构裂缝的出现。随着施工行业的发展,预应力技术也得到了越来越广泛的运用。纤维复合材料由于其高强、耐腐蚀,替代钢筋作为加固中的受拉构件已经逐渐成为一种趋势。事实上,将预应力技术运用在碳纤维板时,便形成了高性能的预应力碳纤维板。

  

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  碳纤维板是纤维复合材料的主要应用形式之一,它是利用碳纤维与树脂加工而成的复合材料,它秉承了碳纤维自重轻、强度高和耐腐蚀等特性。相对于另一种应用形式的碳纤维布来说,一张碳纤维板能够相当于四张碳纤维布的强度。而预应力碳纤维版,则是利用锚固系统对碳纤维板施加预应力以最大化的发挥碳纤维板的力学性能的复合材料。

  

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  碳纤维板与预应力碳纤维板,归根结底受力材料均为碳纤维板,二者之间的不同则要从它们所属的不同的加固方式说起。如今各种加固方法可以分为两类,主动加固技术与被动加固技术,常规纤维复合材碳纤维布、碳纤维板的加固方式均属于被动加固,预应力碳纤维板则为主动加固。

  被动加固与主动加固是相对而言的,常规的被动加固方法,属于被动受力的范畴,即只有在原构件所受荷载增大后才会起到加固的作用。主动加固就像预应力混凝土体系里的预应力筋,能够主动向原构件施加力,改变原有结构的工作状态以达到补强的目的。

  

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  主动加固相对于传统的被动加固方法有较多的优势。拿碳纤维板举例来说,规范中要求在施工前要尽可能地进行卸载,而预应力碳纤维板中则没有这条要求。这是因为在结构加固上,存在二次受力的影响。二次受力简而言之就是结构在加固前已经受力,在进行被动加固后受到的力即为二次受力。

  二次受力对被动加固的效果可能会产生明显的影响,例如卸载不明显或不进行卸载的结构,在进行被动加固后可能达不到理想的效果;被加固梁受拉区强度足够,破坏模式从碳纤维拉断而转化为受压区混凝土压碎,这些都是二次受力带来的后果。

  

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  预应力碳纤维板作为主动加固方法中的一种,还有比较突出的优点是能够有效地提高材料的利用率。我们都知道碳纤维板的抗拉强度要远远地高于混凝土和钢筋的抗拉强度,因此,碳纤维发挥其强度时变形较大,钢筋屈服或混凝土破坏时,碳纤维的强度还没有充分发挥出来,而预应力碳纤维板可以提前发挥碳纤维板的强度,大幅提高利用率,有效的增加结构的强度和刚度的同时能减少结构的挠度变形,并能减少和封闭裂缝。

  

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  碳纤维板与预应力碳纤维板从根本上来说即是它们的加固原理不同,然而最终提供强度的材料都是碳纤维板。碳纤维板的质量也会影响到预应力碳纤维板加固的质量,卡本碳纤维板强度可达2800MPa,能够为预应力碳纤维板加固提供坚实的材料基础。


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