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文本内容:
碳纤维布加固施工工法
一、前言碳纤维材料用于混凝土结构加固修补的研究始于80年代美、日等发达国家我国的这项技术起步很晚,但随着我国经济建设和交通事业的飞速发展,现有建筑中有相当一部分由于当时设计荷载标准低造成历史遗留问题,一些建筑由于使用功能的改变,难以满足当前规范使用的需求,亟需进行维修、加固目前常用的加固方法有很多,如加大截面法、外包钢加固法、粘钢加固法、碳纤维加固法等碳纤维加固修补结构技术是继加大混凝土截面、粘钢之后的又一种新型的结构加固技术
二、特点碳纤维与传统的加大混凝土截面或粘钢混凝土补强相比,具有节省空间,施工简便,不需要现场固定设施,施工质量易保证,基本不增加结构尺寸及自重,耐腐蚀、耐久性能好等特点另外,采用该工法,可大大提高建筑物的使用寿命,降低加固成本因此,碳素纤维作为划时代的补强材料,而备受青睐和关注
三、碳纤维加固适用范围碳纤维加固法可用于混凝土结构抗弯、抗剪加固,同时广泛用于各类工业与民用建筑物、构造物的防震、防裂、防腐的补强
四、工艺原理将抗拉强度极高的碳纤维用环氧树脂预浸成为复合增强材料(单向连续纤维);用环氧树脂粘结剂沿受拉方向或垂直于裂舞方向粘贴在醋卜强的结构上,形成一个新的复合体,使增强温度低于7℃相对湿度RH85%混凝土表面含水率在8%以下无结露现象时,必须使用改性环氧树脂.构件表面残缺修补构造物表面小孔、内角必须用环氧腻子修补平整,腻子涂刮后,表面仍存在的不平糙纹,应再用砂纸磨平.粘贴碳纤维
①贴碳纤维材料时须符合下述条件a、碳纤维材料应按规定裁切b、气温、空气湿度、构件表面含水率等符合要求c、底层涂料及腻子达到指触干燥(树脂表面达到固化硬结)d、粘结树脂的类型与施工时的气温适合,主剂和固化剂、固化促进剂应按规定的比例称量准确,装入容器,用搅拌器搅拌均匀,一次调和量应在规定时间内用完
②碳纤维粘贴的质量检验标准a、下涂和上涂渗浸入碳纤维束良好b、碳纤维粘结严实c、对于直径在10mm以上30mm以下的空鼓,每平方米少于10个可认为合格;若每平方米在10个以上,则认为不合格,需进行补修对于直径在30mm以上的空鼓只要出现,即认为不合格,需进行补修d、顺纤维方向搭接长度不小于20cm各层之间的搭接部位不得位于同一条直线上,层间必须错开至少50cme、碳纤维材料规格,粘贴位置、长度、宽度、纤维方向、层数符合规定.技术标准《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》CECS146:2003
十、效益分析碳纤维加固,只要设计合理,与一般的粘贴钢板法比较费用差不多,但碳纤维加固法施工便捷,工效高,没有湿作业,不需现场固定设施,施工占用场地少,在施工工期、施工条件方面具有明显的优势碳纤维加固法加固效果好,高强高效,适用面广,质量易保证,耐腐蚀及耐久性能极佳采用碳纤维加固修补后,基本不增加原结构自重及原构件尺寸粘贴材料与原有钢筋混凝土共同受力增大结构的抗裂或抗剪能力,提高结构的强度、刚度、抗裂性和延伸性
五、工艺流程及操作要点工艺流程可以归纳为施工准备磴表面处理一找平材料配置一构件表面残缺面修补一底层或树脂配制T涂刷底胶T涂刷浸渍树脂胶T粘贴碳纤维T表面养护.混凝土表面处理1将混凝土构件表面的残缺、破损部分清除干净2对经过剔凿、清理和露筋的构件残缺部分,进行修补、复原3裂缝修补缝宽小于
0.2mm的裂缝,用环氧树脂进行表面涂刷密封;大于
0.2mm的裂缝用环氧树脂灌绛4打磨将构件表面凸出部分(混凝土构件交接部位、模板的接槎等)打磨平整,修复后的构件表面尽量平顺5清洗打磨过的构件表面,并使其充分干燥.缺陷部位涂刷底胶将配好的底胶(粘结剂),用涂刷均匀于缺陷部位的已表面.构件表面残缺面的修补用环氧腻子对构件表面残缺面的修补是十分重要的一步,要点如下1腻子主剂、固化催进剂、固化剂按规定比例称量准确,装入容器,用搅拌器搅拌均匀2构件表面凹陷部位用环氧腻子填平,修复至表面平整在残缺修补中使用环氧腻子时,要在气温-5℃以上,相对湿度小于85%的条件下施工腻子涂刮后表面仍存在的凹凸糙纹,应再用砂纸打磨平整.涂刷底胶将配好的底胶(粘结剂),用滚筒均匀涂刷于需要粘结的佐表面.粘贴碳纤维粘贴碳纤维材料之前,首先应确认粘贴表面干燥气温在-10℃以上,相对湿度RH85%时,如无有效措施不得施工为防止碳纤维受损,在碳纤维材料运输、储存、裁切和粘贴过程中应用钢直尺与壁纸刀按规定尺寸切断碳纤维材料,每段长度一般以不超过6m为宜为防止材料在保管过程中损坏,材料的裁切数量应按当天的用量裁切为准碳纤维纵向接头必须搭接20cm以上该部位应多涂树脂,碳纤维横向不需要搭接其施工工艺要点如下1粘贴树脂的主剂、固化催促剂和固化剂应按规定的比例称量准确,装入容器,用搅拌器搅拌均匀一次调和量应以在可使用时间内用完为准2粘贴时,在碳纤维和树脂之间尽量不要有空气可用罗拉(专用工具)沿着纤维方向在碳纤维材料上滚压多次,使树脂渗浸入碳纤维中.养护粘贴碳纤维材料后,需自然养护1-2小时达到初期固化,应保证固化期间不受外界干扰和碰撞
7.涂装若加固补强构件需要防火时,可在树脂固化后涂刷耐火涂层涂装应在树脂初期固化后进行,并应遵守所用涂料的相关标准和施工规定
六、材料碳素纤维材料是高强度碳纤维单向排列(材料规格形状见图),用微量的树脂浸渗后作为混凝土的修复补强材料,其抗拉强度大约是钢筋的10倍,并且具有重量轻、高弹性、高强度、高耐久性等特性碳纤维材料技术指标见下表碳纤维增强复合材料基本性能要求基本性能项目碳纤维预成型板碳纤维织物条型板L型板湿法铺层抗拉强度标准值(Mpa)280024003000弹性模量(MPa)
1.6x
1051.4x
1052.1x105极限延伸率(%)
1.
71.
61.4弯曲强度(MPa)700纤维体积含量(%)6565单位面积重量(g/nf)200~300注表中抗拉强度标准值应按置信度C=
0.
99、可靠度单侧置信度下限为
0.95确定,当试验样本容量n=15时,抗拉强度标准值ftk=ft-
3.1S式中ft为抗拉强度平均值;S为标准差粘贴碳纤维材料的粘结剂应按厂商提供的配制说明进行配制,粘结剂的基本性能符合相应要求粘贴碳纤维粘结剂的基本性能要求基本性能项目规定指标胶体性压缩强度MPa70拉伸强度MPa30弯曲强度MPa40弹性模量MPa4x103粘结拉伸强度MPa金属/金属除底涂胶30金属/混凝土试验室
22.5且混凝土拉坏现场
21.2ftk且混凝土拉坏拉伸剪切强度(金属/金属)18不垂流度(mm)(40℃时)3可操作时间(min)(20℃时)60适用温度(℃)5~40混和后初粘度(cps)5000
七、机具设备主要机具有砂轮切割机、角磨机、滚刷等,一般在2~4台即可满足工程要求
八、劳动组织每100M2面积碳纤维加固安排4名技术工人、6名普工
九、质量要求.所有进场材料,包括碳纤维材料和胶结材料,必须符合质量标准,并具有出厂产品合格证,符合工程加固补强设计要求.碳纤维材料在运输、储存中不得受挤压,以免碳纤维受损,也不得直接日晒和雨淋,胶结材料应阴凉密闭储存.各工序的施工质量,由技术人员负责指导、监督,每一道工序完成后提请技术员检直、认可后,才能进行下道工序.涂底层涂料涂料应涂刷均匀、不得漏涂,严禁在不适合气温条件下施工,添加溶剂稀释后的涂料应在规定时间内用完。