碳纤维材料在结构加固中的运用方法
高强碳纤维材料的特性
碳纤维是一种由有机母体纤维(例如粘胶丝、聚丙烯腈或沥青)采用高温分解法在1000~3000度高温的惰性气体下去除碳以外的所有元素制成的新型非金属材料。具有高比强、高比模、耐疲劳、抗蠕变、比耐热钢还耐高温、比不锈钢还耐腐蚀、耐磨损、尺寸稳定、导电、导热、热膨胀系数小、自润滑和吸能抗震等一系列优异性能。另一重要特性就是比重小。比重一般在1.6左右,是铝的二分之一,钢的五分之一。尽管碳纤维质量轻,但它强度高,有很高的“比强度”(比强度=材料的强度极限/材料的单位重),碳纤维还有极好的纤度(纤度的表示法之一是9000米长的纤维的克数),一般仅约为19克;拉力高达300KG/MM2;目前几乎没有其他材料像碳纤维那样具有那么多的优异宝贵的电学、热学和力学性能。
高强碳纤维材料在生产生活方面的运用
碳纤维材料有着如此神奇的性能,理所当然地被人们广泛应用于各个领域。
用碳纤维与塑料制成的复合材料所做的飞机轻巧,而且消耗动力少,推力大,噪音小;用碳纤维增强塑料来制造卫星和火箭等宇宙飞行器,机械强度高,质量小,可节约大量的燃料;用碳纤维制电子计算机的磁盘,能提高计算机的储存量和运算速度;在体育器材应用中主要用于制作高尔夫棒、网球拍、赛车、弓箭、跳竿、冰球棒、游艇、赛艇、滑翔机、人力飞机、帆船桅杆、摩托车及登山用品,如登山杖、滑雪杖、攀岩头盔等。
顶承静压桩以基础底板作为反力支点,用普通千斤顶将桩分节压入土中,待桩尖到达设计深度后,再将桩与基础浇筑成整体,以承受建筑物荷载。顶承静压桩施工设备简单,操作方便,费用较低。适合于地下水位较高的地基和松软土地基。由于依靠上部结构自重提供反力,不适合于上部结构较轻、整体刚度较差的建筑物,以及桩必须设置很深、相对造价很高的情况。另外,当地下土层含有孤石、乱石、木块或其他障碍物,造成桩下沉困难时,也不易使用该方法。
锚杆静压桩是锚杆和静压结合而成的一种桩基托换方法。它通过在基础上设置压桩架,以结构自重作为压桩反力,用千斤顶将桩段从基础中预留或凿开的压桩孔内逐段压入土中,再将桩顶与基础连结在一起,从而达到提高地基承载力和控制沉降的目的。该方法施工时无振动,无噪声,设备简单,操作方便,可在场地和空间狭窄条件下施工,施工过程中建筑物可正常使用。适用于新旧建筑物地基加固和基础托换。