從事加固行業(yè)的你一定聽過“抗拉強度”這個專業(yè)術(shù)語,抗拉強度在一定程度上反映著成都加固材料在結(jié)構(gòu)中能夠起到的加固效果。結(jié)構(gòu)加固中,粘貼鋼板與粘貼纖維復(fù)合材已成為使用多的加固工藝,在對比二者時,經(jīng)常會提到碳纖維布的抗拉強度能夠達到鋼板的8-10倍。事實上,二者在抗拉強度的問題上存在較大的差異,而這又經(jīng)常會引起人們的忽略。
金屬材料的抗拉強度
說起金屬材料的抗拉強度,就不得不提到金屬材料發(fā)生破壞時的過程。金屬材料例如粘鋼加固中用到的鋼板,發(fā)生破壞時會經(jīng)歷四個階段,分別為彈性階段、屈服階段、強化階段、頸縮階段。
彈性階段:隨著荷載增加,應(yīng)變隨應(yīng)力呈正比增加,即材料實際變形與受力存在正比例的關(guān)聯(lián)。卸去荷載后,試件恢復(fù)原狀,表現(xiàn)為彈性變形。在彈性階段內(nèi)應(yīng)力與應(yīng)變的比值為一常量,這一常量就是該金屬材料的彈性模量。
屈服階段:當(dāng)荷載進一步增加達到材料屈服點后,金屬材料應(yīng)力與應(yīng)變將不再呈現(xiàn)比例變化,變形迅速發(fā)展,金屬材料達到屈服極限時所受到的拉應(yīng)力,即為屈服強度。發(fā)生屈服的金屬材料盡管尚未破壞但已不能滿足使用要求,因此設(shè)計中一般以金屬材料的屈服強度作為強度計算的取值依據(jù)。
強化階段:金屬材料屈服后,拉力會重新有所增加,抵抗塑性變形的能力會重新提高,稱為強化階段。
頸縮階段:材料變形迅速增大,應(yīng)力反而下降,薄弱處材料截面顯著縮小,產(chǎn)生“頸縮現(xiàn)象”,直至斷裂。而金屬材料在這個階段承受的很大拉應(yīng)力就是它的抗拉強度。
碳纖維復(fù)合材的抗拉強度
除了鋼板外,碳纖維復(fù)合材也是結(jié)構(gòu)加固中常用到的材料。上面提到金屬材料破壞會經(jīng)歷四大階段,而碳纖維布并非金屬材料的范疇,因此并不具備金屬材料的破壞特征。碳纖維布從受力至破壞的過程中,一直處于彈性階段,其終破壞時受到的大拉應(yīng)力即為抗拉強度。
而對于碳纖維板,由碳纖維原絲浸漬樹脂拉擠成型的另一種碳纖維復(fù)合材來說,受力過程中同樣處于彈性階段。而碳纖維板受加工工藝影響,抗拉強度會存在較大的差異,目前來看,卡本碳纖維板通過制作工藝的不斷完善,能夠充分發(fā)揮碳纖維板中每一根原絲的強度,做到行業(yè)內(nèi)..一家3200MPa“爆炸式破壞”。
抗拉強度的細節(jié)差異,也令加固材料在實際加固中的表現(xiàn)不同。當(dāng)基材混凝土達到抗拉強度發(fā)生破壞退出工作后,在荷載不斷加大的過程中,由于鋼板存在較大的變形,因此相對于碳纖維復(fù)合材,破壞預(yù)兆要相對強烈些。除此之外,高抗拉強度還需要足夠的截面面積才能對承載力起到有效地提升,在結(jié)構(gòu)加固中需要引起注意。
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