喷射玻璃纤维聚合物在砌体结构加固应用浅析.PDFVIP

中国月期刊咨询网 喷射玻璃纤维聚合物在砌体结构加固应用浅析 副标题#e#摘要：本文根据既有古旧砌体结构材料强度低的特点和喷射FRP加固技术独特的优点，提出采用喷射GFRP 措施修复受损砌体墙体。既是一种有效的砌体结构加固方法，也能够弥补国内在这一领域研究的空白，具有重要的理 论研究意义和应用价值。 关键词：加固方法，玻璃纤维，喷射工艺 前言 砌体结构房屋中，墙体是主要竖向承重和抗侧力构件，在地震作用下，当墙体的抗侧承载力不足时，往往首先遭到破 坏从而导致整幢房屋的破坏和倒塌。从宏观震害和试验研究中发现，在水平地震作用下，与水平地震作用方向平行的 墙体是主要承担地震作用的构件，这时墙体将因主拉应力强度不足而发生剪切破坏，出现45°对角线裂缝，在地震反 复作用下造成x形交叉裂缝，这种裂缝表现在砌体房屋上是下部重，上部轻，房屋的层数越多，破坏越重。横墙越少 ，破坏越重。墙体砂浆强度等级越低，破坏越重。层高越高，破坏越重。墙段长短不均匀布置时，破坏也多。地震作 用下墙体的开裂和倒塌，主要是由于墙体的抗剪强度和抵抗变形能力不足所致，特别是房屋底层的墙体，在地震中受 到的剪力较大而更容易遭到剪切破坏。因此，对墙体的抗震加固研究具有非常实际的工程意义。 1喷射玻璃纤维聚合物的材料性能与喷射工艺 1关于纤维增强复合材料(FRP) 纤维增强复合材料是由高性能纤维采用基底材料(如聚酞胺树脂、聚乙烯树脂、环氧树脂等)胶合后，经过特制的模具 挤压、拉拔成型而组成的复合材料。纤维是由单丝构成的，单丝的方向是单一的，也可以是多方向的，它决定复合材 料的结构特性。树脂则是作为粘结介质，传递分布纤维间的应力，保证其形成整体。 根据纤维种类的不同可分为碳纤维增强复合材料(CFRP)、玻璃纤维增强复合材料(GFRP)、以及芳纶纤维增强复合材 料(AFRP)三大类。其中GFRP研究历史最长，应用领域最广，价格最低。 玻璃纤维分为无碱玻璃纤维(E一玻璃)、中碱玻璃纤维(C一玻璃)、高碱玻璃纤维(A一玻璃)、高强度玻璃纤维(S一玻 璃)及高弹性模量玻璃纤维(M一纤维)等。E一玻璃纤维是一种铝硼硅酸盐玻璃，纤维纺成直径为0.05-0.3mm的单股玻 璃丝，合股后可做成许多形式的增强材料。E一玻璃纤维的抗拉强度高、吸水性较好、电绝缘性能优异、性价比好， 主要由于塑料和层压制品。S一玻璃纤维是一种特制的抗拉强度极高的硅酸铝一镁玻璃纤维，弹性模量比E一玻璃纤 维高。由于制造成本相对较高，应用范围受到限制。在国际市场上，S级的价格最贵，C级的次之，E级的价格最便宜 。 玻璃纤维增强复合材料是一种性能优异的无机非金属材料，是高新技术不可缺少的配套基础材料。与传统的材料相比 ，玻璃纤维复合材料具有更好的设计性和成型性、具有良好的力学性能、稳定的化学性能、防火与隔热性能、原材料 来源广阔、绝缘性好、耐高温，因而其使用寿命更长而且比传统材料轻的多。 玻璃纤维具有优异的物理性能，主要表现在以下几个方面: ⑴力学性能:高强度、高模量是玻璃纤维最重要的特性之一，喷射玻璃纤维聚合物中用的玻璃纤维是由OwensCorning 维丝上以改进其操作性能并提高纤维树脂的粘结力，这种玻璃纤维的物理力学性能见表1。 ⑵耐热性能:玻璃纤维是一种无机纤维，导热性非常小，其耐热性较高，这在纺织纤维中的是很独特的。玻璃纤维在 较低的温度下受热，其性能虽变化不大，但会引起收缩现象，因此在制造玻璃纤维增强材料时，如果纤维与树脂粘结 不良，就会由于加热和冷却的反复作用而发生剥离现象，导致制品强度降低。 ⑶化学稳定性能:玻璃纤维的化学稳定性，取决于其化学组成、介质性质、温度和压力等条件。玻璃纤维对腐蚀性化 学品如酸和碱，有好的阻抗，它几乎不受有机溶剂的影响，并对大多数无机化合物是稳定的。 ⑷电性能:玻璃纤维具有高的比电阻和低的电介质常数，玻璃纤维的电性能主要取决于玻璃的化学成分，特别是碱氧 化物的含量。 表1OwensCorning公司GFRP物理力学性能 类型 Advantex玻璃纤维 特性 数值 单位 纤维密度 2624 Kg/m3 纤维直径 11 µm 抗拉强度 3400 MPa 弹性模量 81 GPa 断裂延伸率 4.6 % 由于它具有上述优异的物理力学性能，所以玻璃纤维材料非常适用于结构加固领域。用于建筑结构补强加固的玻璃纤 维材料具有较高的拉伸强度，在相同重量时，其断裂强度比钢丝高2-4倍，弹性模量较一般材料也略有提高，是一种 优良的结构加固用材。玻璃纤维材料的几种主要形式