西安龍亞加固建筑工程有限公司
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碳纖維加固
時(shí)間:2017-05-12
碳纖維布加固技術(shù)于國內(nèi)最早通過的規(guī)范是2003年《碳纖維片材加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》，其編號(hào)為CECS146：2003,現(xiàn)已經(jīng)被最新的國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范2006《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》代替,其編號(hào)為GB 50367-2006. 使用碳纖維加固技術(shù)是采用配套粘結(jié)樹脂將碳纖維布粘貼于混凝土表面，形成一個(gè)新的復(fù)合體使增強(qiáng)貼片與原有鋼筋混凝土共同受力。增大結(jié)構(gòu)的抗拉或抗剪能力，提高強(qiáng)度?？沽研院徒Y(jié)構(gòu)的延性，和抗震加固的作用。
碳纖維加固具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、抗腐蝕、耐老化、耐久性好、物理性能穩(wěn)定等諸多優(yōu)點(diǎn)。其抗拉強(qiáng)度是同等截面鋼材的7-10倍。
強(qiáng)度高（抗拉強(qiáng)度≥3500MPa）、耐久性好；抗酸堿、耐腐蝕、耐疲勞；無應(yīng)力松弛、徐變；重量輕，厚度薄不增加構(gòu)件自重（密度為1.8g/cm3單層厚度為0.11～0.17mm）；裁減方便、施工便捷、工期短、質(zhì)量易保證。
(1)抗拉強(qiáng)度高，是同等截面鋼材的7-10倍。
(2)重量輕，密度只有普通鋼材的1/4。
(3)耐久性好，可阻抗化學(xué)腐蝕和惡劣環(huán)境、氣候變化的破壞。
(5)適用范圍廣，混凝土構(gòu)件、鋼結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)均可進(jìn)行加固?？纱蠓忍岣邩?gòu)件的承載能力、抗震性能和耐久性能。
強(qiáng)度高，密度小，厚度薄，基本不增加加固構(gòu)件自重及截面尺寸。適用面廣，廣泛適用于建筑物橋梁隧道等各種結(jié)構(gòu)類型、 結(jié)構(gòu)形狀的加固修復(fù)和抗震加固及節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)加固。施工便捷，無需大型機(jī)具設(shè)備，沒有濕作業(yè)，無需動(dòng)火，無需現(xiàn)場(chǎng)固定設(shè)施，施工占用場(chǎng)地少，施工工效高。高 耐久性，由于不會(huì)生銹，非常適合高酸、堿、鹽及大氣腐蝕環(huán)境中使用。
適用于各種結(jié)構(gòu)類型，各種結(jié)構(gòu)部位的加固修補(bǔ)，如梁、板、柱、屋架、橋墩、橋梁、筒體、殼體等結(jié)構(gòu)。適用于港口工程和水利水電等工程中混凝土結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)的補(bǔ)強(qiáng)和抗震加固，特別適合于曲面及節(jié)點(diǎn)等復(fù)雜形式的結(jié)構(gòu)加固?；鶎踊炷恋膹?qiáng)度要求不低于C15。施工環(huán)境溫度在5～35℃范圍內(nèi)，相對(duì)濕度不大于70%。
工藝原理
加固原理是將碳纖維布，采用高性能的碳纖維配套樹脂浸漬膠粘結(jié)于混凝土構(gòu)件的表面，利用碳纖維材料良好的抗拉強(qiáng)度，達(dá)到增強(qiáng)構(gòu)件承載能力及強(qiáng)度的目的。
使用范圍
混凝土結(jié)構(gòu)物、橋梁及建筑物的梁、柱、面板加固。
隧道、港灣設(shè)施、煙囪、倉庫、廠房的加固。
工藝特點(diǎn)
混凝土表面處理→涂底膠→表面整平→涂侵漬樹脂→貼貼碳纖維布→貼布表面涂樹脂→完工表面處理。
荷載增加、梁板開洞、結(jié)構(gòu)體系改變、結(jié)構(gòu)使用功能改變、結(jié)構(gòu)受損、鋼筋銹蝕、抗震等級(jí)提高、設(shè)計(jì)施工缺陷等。
工藝流程
定位放線→基層處理（砼面層處理）→找平處理→涂刷底層樹脂→粘貼碳纖維片材→涂刷面料→固化養(yǎng)護(hù)→竣工驗(yàn)收
纖維類材料（碳纖維布、碳纖維板、芳倫纖維及玻璃纖維）加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)是采用配套粘結(jié)樹脂將碳纖維布粘貼于混凝土表面，起到結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)和抗震加固的作用。廣泛適用于建筑梁、板、柱、墻等的加固，以及橋梁、隧道、煙囪、筒倉等其它土木工程的加固補(bǔ)強(qiáng)。
施工工藝：表面處理→涂刷底膠→修補(bǔ)找平→膠料配制→粘貼碳纖維→表面防護(hù)→檢驗(yàn)
1.施工準(zhǔn)備
1)施工前應(yīng)認(rèn)真閱讀設(shè)計(jì)施工圖，按設(shè)計(jì)圖紙，在加固部位放線定位。
2)應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)和被加固構(gòu)件混凝土的實(shí)際情況，擬訂施工方案和施工計(jì)劃。
3)應(yīng)對(duì)所使用的碳纖維片材、配套樹脂、機(jī)具等做好施工前的準(zhǔn)備工作。
2.混凝土表面處理
1)應(yīng)清除被加固構(gòu)件表面的剝落、疏松、蜂窩、腐蝕等劣化混凝土，露出混凝土結(jié)構(gòu)層。
2)被加固構(gòu)件表面打磨平整，除去表層浮漿、油污等雜質(zhì)，直至完全露出混凝土結(jié)構(gòu)新面。轉(zhuǎn)角粘貼處應(yīng)進(jìn)行導(dǎo)角處理并打磨成圓弧狀，圓弧半徑不應(yīng)小于20mm。并用修復(fù)材料將表面修復(fù)平整。
3)應(yīng)按設(shè)計(jì)要求對(duì)裂縫進(jìn)行灌縫或封閉處理。
4)表面打磨后，應(yīng)用強(qiáng)力吹風(fēng)器或吸塵器將表面粉塵徹底清除，并保持干燥。
3.配制并涂刷底層樹脂
1)應(yīng)按產(chǎn)品生產(chǎn)廠提供的工藝規(guī)定配制底層樹脂。
2)應(yīng)采用滾筒刷將底層樹脂均勻涂抹于混凝土表面。宜在底層樹脂表面指觸干燥后，盡快進(jìn)行下一工序的施工。
4.粘貼面找平處理
1)應(yīng)按產(chǎn)品生產(chǎn)廠提供的工藝規(guī)定配制找平材料。
2)混凝土表面修補(bǔ)應(yīng)選用丙酮將表面浮塵擦去，有凹陷處，應(yīng)使用修補(bǔ)膠找平；有段差或轉(zhuǎn)角部位，應(yīng)抹成平滑曲面。
3)轉(zhuǎn)角處應(yīng)采用找平材料修理成為光滑的圓弧，半徑不應(yīng)小于20mm。
4)用刀頭寬度≥100mm的刮刀對(duì)凹坑實(shí)施填塞修補(bǔ)、找平，找平程度按眼觀目測(cè)無明顯的刮板或刮刀痕跡紋路平滑為準(zhǔn)。
5)宜在找平材料表面指觸干燥后，盡快進(jìn)行下一工序的施工。
5.碳纖維布（板）剪裁
1)按設(shè)計(jì)規(guī)定尺寸剪裁碳纖布，切記必須滿足設(shè)計(jì)尺寸，嚴(yán)禁斜切碳纖布，并防出現(xiàn)拉絲現(xiàn)象。
2)保證剪裁后的碳纖維加固向與粘貼部位的方向一致。
3)剪裁成型的碳纖維注意保護(hù)潔凈不受污染。
6.配制并涂刷浸漬樹脂或粘貼樹脂
1)配制粘結(jié)劑前應(yīng)仔細(xì)閱讀其使用說明書。
2)按粘貼面積確定每次用量，以防失效浪費(fèi)。
3)嚴(yán)格按重量比計(jì)量使用配制。
4)按廠家配合比和工藝要求進(jìn)行配制，且應(yīng)有專人負(fù)責(zé)。攪拌應(yīng)順時(shí)針一個(gè)方向攪拌，直至顏色均勻，無氣泡產(chǎn)生，并應(yīng)防止灰塵等雜質(zhì)混入。
5)調(diào)制好的粘結(jié)劑抓緊使用。
7.粘貼碳纖維材料
1)粘貼碳纖維前應(yīng)對(duì)混凝土表面再次擦拭，確保粘貼面無粉塵。
2)混凝土表面涂刷結(jié)構(gòu)膠，必須做到涂刷穩(wěn)、準(zhǔn)、勻的要求，即：穩(wěn)，刷涂用力適度，盡量不流不墜不掉；準(zhǔn)，涂刷不出控制線；勻，涂刷范圍內(nèi)薄厚較一致。
3)碳纖維布粘貼時(shí)，同樣要穩(wěn)、準(zhǔn)、勻，核心要求做到放卷用力適度，使碳纖維布不皺、不折、展延平滑順暢。
4)滾壓碳纖布必須從一端向另一端滾壓，不宜在一個(gè)部位反復(fù)滾壓揉搓，滾壓中讓膠滲透纖維布，做到浸潤飽滿。碳纖維布需要搭接時(shí)，必須滿足規(guī)范要求≥100mm。
5)多層粘貼時(shí)，應(yīng)在碳纖維織物表面指觸干燥后立即進(jìn)行下一層的粘貼。如超過40分鐘，則應(yīng)等12小時(shí)后，再行涂刷粘結(jié)劑粘貼下一層。
8.粘貼碳纖維板
2)應(yīng)將碳纖維板表面擦拭干凈至無粉塵。當(dāng)需粘貼兩層時(shí)，底層碳纖維板的兩面均應(yīng)擦拭干凈；
3)擦拭干凈的碳纖維板應(yīng)立即涂刷粘結(jié)樹脂，樹脂層應(yīng)呈突起狀，平均厚度不應(yīng)小于2mm；
4)應(yīng)將涂有粘結(jié)樹脂的碳纖維板用手輕壓貼于需粘貼的位置。用橡皮滾筒順纖維方向均勻平穩(wěn)壓實(shí)，使樹脂從兩邊擠出，保證密實(shí)無空洞。當(dāng)平行粘貼多條碳纖維板時(shí)，兩條板帶之間的空隙不應(yīng)小于5mm；
5)需粘貼兩層碳纖維板時(shí)，應(yīng)連續(xù)粘貼。當(dāng)不能立即粘貼時(shí)，再開始粘貼前應(yīng)對(duì)底層碳纖維板重新進(jìn)行清理。
6)表面防護(hù)當(dāng)需要做表面防護(hù)時(shí)，應(yīng)按有關(guān)規(guī)范的規(guī)定處理，以保證防護(hù)材料與碳纖維之間粘結(jié)可靠。
8.1碳纖維片材加固混凝土結(jié)構(gòu)原理構(gòu)件外部粘貼碳纖維片材加固法是根據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力分析計(jì)算結(jié)果和受力特征，應(yīng)用配套樹脂將碳纖維片材粘貼于強(qiáng)度不滿足受力要求的混凝土構(gòu)件外部相應(yīng)部位，以達(dá)到構(gòu)件滿足承載力要求的一種補(bǔ)強(qiáng)加固方法。
8.2外部粘貼碳纖維加固法的加固原理與粘貼鋼板加固基本相同，是利用其配套樹脂的抗剪切強(qiáng)度將混凝土構(gòu)件承擔(dān)的荷載傳遞給碳纖維片材，使后粘貼碳纖維片材和原鋼筋混凝土構(gòu)件共同承受外部荷載作用力的一種加固方法。
8.3 因同屬構(gòu)件外部粘貼加固，碳纖維加固混凝土結(jié)構(gòu)也存在應(yīng)力滯后、應(yīng)變超前和卸荷的問題。設(shè)計(jì)施工時(shí)可根據(jù)直接卸荷和間接卸荷的適用范圍來確定采取不同的卸荷方式。
8.4 外部粘貼碳纖維加固與外部粘貼鋼板加固優(yōu)缺點(diǎn)分析比較：
①碳纖維材料本身相對(duì)比強(qiáng)度高、重量輕，加固施工后基本不改變?cè)Y(jié)構(gòu)的外型尺寸，同時(shí)基本不增加原結(jié)構(gòu)自重；
②碳纖維加固施工工藝流程簡單，施工工期短、效率高。
③碳纖維自身彈性模量高，加固后對(duì)溫度裂縫、銹脹裂縫等細(xì)微變形控制效果較好。
④碳纖維加固幾乎不用栓錨固定和外物加壓，對(duì)混凝土原結(jié)構(gòu)幾乎沒有破壞。
⑤采用碳纖維加固法加固施工后，裝飾施工時(shí)無須處理界面，只在碳纖維片材施工最后工序時(shí)灑砂粘貼即可。
⑥碳纖維加固雙層或三層粘貼時(shí)，因自身厚度較薄，幾乎沒有因厚度增加的剪力力矩影響，所以加固效果較好。
⑦碳纖維布材因其材料自身的柔韌性、可纏繞性，對(duì)狹窄工作面的加固施工加固效果獨(dú)特。
⑧碳纖維布材為各向異性材料，加固設(shè)計(jì)時(shí)一般只是利用其縱向的高強(qiáng)來補(bǔ)強(qiáng)鋼筋混凝土構(gòu)件的拉彎強(qiáng)度，對(duì)于抗壓構(gòu)件和受力復(fù)雜的構(gòu)件加固效果較差。
⑨碳纖維加固一般不能補(bǔ)強(qiáng)構(gòu)件的剛度，用板材補(bǔ)強(qiáng)造價(jià)較高，其綜合效果不如粘貼鋼板或型鋼加固。
9 碳纖維加固適用范圍
9.1本加固方法普遍適用于房屋建筑和一般構(gòu)筑物中承受靜力作用的一般受彎及受拉構(gòu)件，對(duì)于受壓構(gòu)件、剛度不足構(gòu)件、承受動(dòng)荷載的結(jié)構(gòu)構(gòu)件均不適合使用。對(duì)砌體結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件加固中也可以應(yīng)用。
9.2 采用碳纖維片材加固的混凝土結(jié)構(gòu)，長期使用環(huán)境溫度一般不能大于60°C，特殊環(huán)境下采用此技術(shù)，必須采取相應(yīng)的防護(hù)措施。
