建筑過(guò)程中我們需要用到各種各樣的加固材料。對(duì)于用量以及裝修方式也是有很多要求。今天我們要了解的是加固材料的國(guó)際發(fā)展史。
建筑物的鋼筋砼結(jié)構(gòu)由于設(shè)計(jì)或施工失誤、使用中遭受損失等原因?qū)е陆Y(jié)構(gòu)承載力下降，在梁、柱等構(gòu)件上出現(xiàn)裂紋，這時(shí)需要對(duì)結(jié)構(gòu)件進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固。以往采用外包鋼筑砼、外包角鋼、增加支點(diǎn)、加預(yù)應(yīng)力拉桿等施工方法，但都存在一些缺點(diǎn)，諸如要增加構(gòu)件尺寸，占用使用空間，有的施工工作量大且技術(shù)要求高，很難用傳統(tǒng)的方法來(lái)完成。使用環(huán)氧樹(shù)脂結(jié)構(gòu)膠在砼裂紋處粘鋼板或纖維復(fù)合材料增加鋼筋砼構(gòu)件強(qiáng)度，由于它可應(yīng)用于各類建筑物的粘接以承受較大的負(fù)載，并具有性能優(yōu)良、施工簡(jiǎn)便、造價(jià)低廉等優(yōu)點(diǎn)，自20世紀(jì)50年代末應(yīng)用以來(lái)得到了迅速發(fā)展。建筑結(jié)構(gòu)加固在國(guó)際上的發(fā)展歷史主要圍繞新型加固材料環(huán)氧樹(shù)脂結(jié)構(gòu)膠、FRP(纖維增強(qiáng)復(fù)合材料)及其相關(guān)制品、創(chuàng)新品(如FRP主筋和格柵、FRP片材、FRP 預(yù)應(yīng)力體系等)在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用。
一、環(huán)氧樹(shù)脂結(jié)構(gòu)膠
上世紀(jì)50年代末，美國(guó)等已將環(huán)氧樹(shù)脂結(jié)構(gòu)膠應(yīng)用于公路、橋梁、機(jī)場(chǎng)跑道等工程中。原聯(lián)邦德國(guó)在1958年開(kāi)始研制化學(xué)錨固膠，隨后逐漸在其他國(guó)家發(fā)展起來(lái)。進(jìn)入20世紀(jì)70年代，錨固膠從礦山使用走向鐵道、水利及各類建設(shè)工程的施工與改造。
環(huán)氧樹(shù)脂結(jié)構(gòu)膠
二、FRP主筋和格柵
日本FRP加固的歷史始于制造技術(shù)部門(mén)于1970年進(jìn)行的反復(fù)試驗(yàn)。1980年?人們把極細(xì)的FRP絲聚集成束?在其拉緊狀態(tài)下浸漬在樹(shù)脂粘結(jié)劑中成模和進(jìn)行承壓。此后就有了更多的發(fā)展?如一些普通的主筋類型包括直纖維?多股絞線和編織物的形式?還有一種是用纖維織在表面或?qū)⑸傲Ｕ辰Y(jié)在表面以提高其粘結(jié)能力。FRP格柵由多層纖維 束組成?它是將纖維束浸漬在樹(shù)脂中?在受拉狀態(tài)下以適當(dāng)?shù)慕嵌冉徊婢幙棾筛駯?/span>?最后壓緊。還有一種三維織物?它的纖維以三個(gè)互相垂直的方向交錯(cuò)編織在一起。這些產(chǎn)品都是在織物制成后再用樹(shù)脂 浸漬而成。
碳纖維網(wǎng)格
三、FRP片材
日本FRP片材的最早研究是在1978年?作為用來(lái)提 高建筑物抗震能力的一個(gè)手段。從那時(shí)起?研究開(kāi)始在幾個(gè)學(xué)會(huì)和組織中進(jìn)行。1995年阪神-淡路大地震帶來(lái)了巨大的破壞?更要求提高建筑物的抗震能力。這樣?對(duì)更有效的加固技術(shù)的需求促使這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展迅速加快。此外?眾多的組織推動(dòng)了FRP設(shè)計(jì)和施工標(biāo)準(zhǔn)的誕生。
碳纖維布
FRP用于美國(guó)的混凝土加固始于1960年在密西西比州威克茨堡(Vicks-burg)的美國(guó)軍事工程組織Waterways試驗(yàn)站?這項(xiàng)開(kāi)創(chuàng)性 的工作集中在GFRP加固上?自此?便認(rèn)為FRP有加固混凝土結(jié)構(gòu)的能力 。然而?在波特蘭水泥的混凝土建筑物上較低模量的玻璃纖維并未能發(fā)揮出良好的性能。將近20年的間歇期后?隨著復(fù)合材料工業(yè)的蓬勃發(fā)展及相關(guān)產(chǎn)品的陸續(xù)推出?對(duì)使用FRP進(jìn)行加固的需求開(kāi)始出現(xiàn)了。促使人們?cè)俅慰紤]FRP加固的原因?是人們?yōu)榱吮ＷC全天候的行駛條件而在橋面和路面上撒的防凍鹽?這種鹽導(dǎo)致了混凝土結(jié)構(gòu)和橋面板中鋼筋的嚴(yán)重銹蝕?FRP再次成為能夠防止這種腐蝕發(fā)生并用于加固的候選者。
四、FRP預(yù)應(yīng)力體系
1980年?歐洲和日本曾介紹FRP預(yù)應(yīng)力體系。1986年?德國(guó)的一座橋梁中使用了后張法玻璃纖維預(yù)應(yīng)力絲束;在英國(guó)?無(wú)粘結(jié)的Parafil絲束被用于后張法鐵路和高速公路橋的大梁中;使用有粘結(jié)的FRP預(yù)應(yīng)力絲束的小尺寸梁則在康奈爾大學(xué)進(jìn)行了成功的試驗(yàn);美國(guó)南德克他州礦業(yè)技術(shù)學(xué)校開(kāi)發(fā)出了玻璃纖維基的FRP絲束。這些早期的范例指明了對(duì)整個(gè)絲束體系包括錨固和連接設(shè)備的要求?在開(kāi)發(fā)這些硬件期間?人們并沒(méi)有找到問(wèn)題的答案?直到日本的工程界開(kāi)發(fā)出整套體系?美國(guó)的研究人員和試驗(yàn)項(xiàng)目才得以使用它們?但是?昂貴的FRP絲束和它們?yōu)槿藗兯⒁獾降拇嘈孕再|(zhì)以及實(shí)際運(yùn)用上的敏感性妨礙了其廣泛的使用。
預(yù)應(yīng)力碳纖維板體系
國(guó)際加固行業(yè)現(xiàn)狀：丹麥每年用于加固改造和新建的投資比約達(dá)6:1，而英國(guó)的這個(gè)數(shù)字維持在1:1以上。自2004年以來(lái)，美國(guó)建筑行業(yè)每年的投資有近50%用于建筑加固改造。
