一、 填空
1. 常见的FRP复合材料主要有:芳纶纤维(AFRP)、 碳纤维(CFRP)、 玻璃纤维 (GFRP)。
2. 路威2008芳纶纤维布是一种轻质高强、高弹模、耐腐蚀以及抗冲击性能好的复合材料,在屈服断裂前一直呈 线弹性 变化,抗拉强度设计值为:2060MPa ,强性模量为: 118GPa 。
3. 芳纶纤维布包括 单向片 和 双向片 两个种类,实际工程中常用单向片,其规格有AFS- 40 、AFS- 60 、AFS- 90 、AFS- 120 。
4. 芳纶纤维是美国 杜邦 公司生产的一种芳香族纤维,早期主要应用于 军事航天 领域,引用到民用领域主要是从 日本阪神地震 之后,其特性主要有: 强度高 抗拉强度是钢材的5倍以上; 比重小 比重约是钢材的五分之一; 柔韧性 等同于合成纤维,象布一样柔软; 不导电 电阻率大,绝缘性好; 耐久性好 良好的耐腐蚀、耐热耐水、耐候性。
5. 路威2008芳纶纤维布施工过程中需要用到的主要工具有:打磨工具: 圆盘磨光机 ,涂刷工具: 毛刷 ,裁减芳纶布工具 陶瓷剪刀或电锯 ,滚压工具 滚筒 ,安全防护工具 防护眼镜、口罩、手套 ,计量工具 台秤 等。
6. 芳纶产品手册中AFS-40型芳纶纤维布其中A表示 Aramid ,F表示 Fiber ,S表示 Sheet ,40表示 每米宽度的芳纶布能承担40吨力 。AFS-40型纤维布的单位重量 280g/m2 ,设计厚度 0.193 mm ,保证强度 400 KN/m ;AFS-60型纤维布的单位重量为 415g/m2 ,设计厚度为 0.286 mm ,保证强度 600 KN/m 。
7. 路威2008芳纶纤维布施工工艺包括以下四个步骤: 表面处理 涂刷底胶及浸渍树脂 粘贴芳纶布 外层防护 。
10. 旧桥常用的几种修复加固方法有: 粘贴钢板 增大截面 体外预应力 改变结构体系 粘贴纤维布加固 。
11. 路威2008芳纶纤维布加固补强类型分为以下三种: 延性补强 抗剪加固 抗弯加固 。
12. 路威2008芳纶纤维产品除了路威2008芳纶纤维布以外还包括 芳纶筋/索 和 芳纶格栅 ,其弹性模量分别为 68GPa 和 57GPa 。
13. 路威2008芳纶索主要应用的领域有 体外预应力 、 组合体系桥拉索 和 地下结构 等,而刚性的筋则主要应用于 混凝土结构 。
14. 在使用芳纶纤维复合材料施工过程中,底胶施工应遵循的两个原则是:施工时气温要求 5℃以上 ;涂刷底胶前要求混凝土面必须 保持干燥 。底胶和树脂搅拌后必须在 一 小时内使用完,否则凝固后就不能再用了。
二、简述
1. 简述芳纶纤维历史及其早期应用
芳纶纤维是美国杜邦公司1974年商业化生产的一种全芳香族聚酰胺纤维,分子结构稳定,强度高、耐久性好,早期主要应用在军事航天领域,光纤拉伸材料等;我司同杜邦公司合作开发芳纶纤维在工程领域的应用,在日本阪神地震后芳纶纤维在砼结构加固中的应用越来越广泛。
2. 简述芳纶纤维布的几个技术参数,其物理意义分别是?
抗拉强度2060Mpa,强度高;弹性模量118Gpa,韧性好;单位重量280~415g/m2,比重小,厚度相对较厚0.193~0.286mm;
3. 你对芳纶纤维弹性模量E较低如何理解
芳纶纤维强性模量E为118Gpa,相比钢材等200Gpa有些偏低,延性好,抗冲击、剪切能力强;变形较大,能更好的反映荷载作用下的结构的变形,避免突然破坏。
4. 简述芳纶纤维布在土木工程领域内的应用
芳纶纤维由于自身优越的材料性能(如不导电性、韧性及抗冲击等),可以广泛的应用于建筑、地下工程、桥梁等结构的加固补强上; 结构由于耐久性、承载力、偶然荷载等因素要求的加固补强上,芳纶纤维布也能更好的发挥其作用。
5. 简述与芳纶纤维布配合使用的树脂相关内容
芳纶纤维布主要同浸渍树脂硬化后粘贴在构件表面,与混凝土共同受力。与其配套使用的两种树脂包括底胶和浸渍树脂,它们分别有不同的作用。底胶直接渗入到混凝土,保证混凝土与纤维布及浸渍树脂有高度的粘结力;浸渍树脂的作用是使纤维布浸透,与底胶良好粘结的同时,使纤维布硬化;底胶的配比为主剂︰硬化剂 =5︰2(质量比),浸渍树脂主剂︰硬化剂 =2︰1(质量比),树脂的使用时间限制在1小时。
6. 简述路威2008芳纶纤维布在结构加固补强上的特点
1) 芳纶纤维材料自身性能优异,具有强度高,重量轻,芳纶纤维不导电,耐腐蚀、耐久性好等特性。
2) 施工简单、安全,无需大型机具,操作空间不受限制,施工质量容易保证。工期可大大缩
短。
3) 芳纶纤维耐强碱,抗剪强度高。
7. 简述在结构加固中芳纶纤维布及配套树脂施工的工艺方法
芳纶纤维布施工极为简单,步骤如下:
1、结构表面处理:修补构件内部病害,如有裂缝进行注浆处理;打磨处理构件表面,直至露出混凝土细骨料为止,转角处打磨成圆弧状,半径不应小于10mm。
2、涂底胶:按规定配制底胶,将其均匀涂抹于混凝土表面,待表面指触干燥。
3、粘贴芳纶纤维布:确定构件表面干净、干燥;按规定配制浸渍树脂,涂抹浸渍树脂;在涂抹后迅速将纤维布粘贴上去,采用专用的滚筒顺纤维方向多次滚压,挤除气泡,使浸渍树脂充分浸透;待纤维布充分浸透底层树脂后,再涂一层浸渍树脂,均匀涂刷,完全覆盖。
4、表面防护:一般采用水泥砂浆抹或表面抹涂料方式对表面进行防护。
8. 简述外层防护对芳纶纤维的意义
1 防止浸渍树脂及纤维布老化;
2 防止偶然荷载及人为因素造成损伤;
3 提高耐火性能;
4 增强美观性。
9. 简述芳纶纤维布加固结构的原理及在不同加固补强类型中的粘贴位置
芳纶纤维布是将芳纶纤维按同一方向排列纺织而成的片材,用环氧树脂粘贴在混凝土构件的表面,同混凝土协调变形,与构件的钢筋共同承担拉力及剪力,从而起到加固的作用。贴芳纶纤维布应视不同情况而定。如桥梁墩,柱的抗弯补强,应顺着轴线方向粘贴;抗剪补强,则应垂直于柱的轴线方向,优先采用封闭缠绕粘贴,也可以采用U型包裹或侧面粘贴;对于混凝土柱的延性补强采用垂直于柱的轴线方向封闭缠绕粘贴。
10. 简述芳纶纤维布加固结构的耐久性
芳纶纤维布由于自身优良的材料性能,在结构加固中有很好的耐久性,其中包括耐候性、耐
水性、耐火性及耐腐蚀性等。气候对其影响很小,芳纶纤维浸透树脂后硬化,完全不透水。由于芳纶纤维材料本身既含脂肪族主链又含芳香族主链,使得其具有耐热(220度以下没问题)、耐寒(-60度以上没问题)、耐腐蚀等。
11. 芳纶与碳纤维经加固经济指标比较
纤维布加固混凝土结构效果的理论公式,在粘贴层数n相等的情况下,决定芳纶纤维布与碳纤维布的加固效果有三个决定性参数:弹性模量Ef;应变εfa以及纤维布厚度tf指标;
在弹模E和应变ε的作用效果基本等同的情况下,真正决定两者作用效果的只有厚度。所以在加固面积相同的情况下,纤维布的厚度越厚,所能提供的保证力越大,芳纶纤维布AFS-40的单层厚度为0.193mm,AFS-60的单层厚度为0.286mm,约是同类型纤维布厚度的2倍,综合经济效益更好。
12. 如何理解芳纶纤维布在加固工程中的综合经济成本优势
芳纶纤维布在运输、存储、加工过程中费用较少
施工中不需要大型机械,节省了机械台班费用
施工工期短,且不需要专业的施工人员,人工费用较少
芳纶纤维加固的耐久性好,后期维护费用低
13. 简单叙述桥梁常见裂缝分布类型及产生原因(简要叙述)
梁在荷载作用下,梁截面受拉区混凝土达到极限抗拉强度而开裂,跨中区段一般表现为竖向裂缝,在靠近两侧支点附近,由弯矩产生的拉应力和剪力共同作用形成了斜向裂缝。
三、论述题
1.简述常用的桥梁加固方法以及各自的优缺点?针对其它加固方法,芳纶纤维有那些独特的优势?
在实际工程中常用的桥梁加固方法主要有体外预应力加固、粘贴钢板加固法、扩大混凝土截面加固、改变结构受力体系加固。
体外预应力加固:是一种主动受力加固,可以抵消部分自重应力,封闭裂缝,起到卸载的作用,从而能较大幅度地提高梁的承载能力,但是具体施工上过于复杂,施工周期长、影响大,
造价高。
粘贴钢板加固法:用粘结剂及锚栓,将钢板粘贴锚固在混凝土结构的受拉缘或薄弱部位,使其与结构形成整体,以钢板代替增设的补强钢筋,达到提高梁的承载能力的目的。由于不需要破坏原结构尺寸,施工工艺相对较简单,但需较大的起重机具。
扩大混凝土截面加固:在混凝土表面布设锚杆,增配主筋,重新浇筑混凝土,从而提高桥梁的承载力,造价较低廉,由于增大了结构尺寸,相应自重也增加,工期较长。
改变结构受力体系加固:是通过改变桥梁结构受力体系,达到提高桥梁承载能力的目的。由于此类方法施工往往都需要在桥下操作,或设置永久设施,或施工时会影响通航,因而减少桥下净空。
针对以上加固方法,采用芳纶材料加固有以下独特的优势:
1)不增加恒载及断面尺寸,并且适应不同的构件形状。
2)施工简便,不需要大型的施工机械,施工速度快,施工所需作业面小,基本不影响正常使用。
3)材料本身耐腐蚀性好,适用于腐蚀性较强的环境。
4)采用芳纶材料加固方法,综合经济成本较低。
2.探索芳纶筋/索在工程实际中的应用
芳纶筋/索保持了芳纶纤维的特性,轻质高强,耐腐蚀性能好,不导电等,充分发挥材料本身的良好性能是工程应用的关键。在桥梁的体外预应力加固、地下工程、混凝土预制件、水下工程及其它结构中都有广泛的应用。
3. 对有关芳纶纤维业务运作存在那些问题?对于芳纶业务的发展与规划您有那些看法和建议?
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