碳纖維加固技術(shù) 
隨著社會(huì)的快速發(fā)展，在建筑業(yè)中有越來(lái)越多建筑結(jié)構(gòu)需要承載力及壽命，目前一種比較新型的結(jié)構(gòu)加固技術(shù)，利用樹(shù)脂類(lèi)粘結(jié)材料將碳纖維布粘貼于混凝土表面，采用碳纖維布加固的優(yōu)點(diǎn)在于以下幾點(diǎn)：1、碳纖維具有強(qiáng)度高，自重輕的優(yōu)點(diǎn)，如度Ⅰ級(jí)單向織布，抗拉強(qiáng)度值≥3400MPa，是普通鋼材的10倍，單位面積≤300g/m2，密度只有普通鋼材的1/4。2、施工方便快捷，適用范圍較廣，施工工期較短，自重輕基本不結(jié)構(gòu)自重及截面尺寸，便于裁剪，柔性，適合各種形狀。3、易于操作，經(jīng)濟(jì)效益較高。 
　　1、我國(guó)碳纖維加固的應(yīng)用實(shí)踐先于理論，相關(guān)的技術(shù)不十分成熟，當(dāng)前只有GB50367-2006《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》、CECS146：2003《碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》推薦給工程設(shè)計(jì)、施工、檢測(cè)、使用單位采用。為確保碳纖維布加固結(jié)構(gòu)技術(shù)應(yīng)用的工程，結(jié)合工程加固實(shí)際狀況來(lái)介紹碳纖維布加固應(yīng)用及施工控制技術(shù)。 
　　2、碳纖維布及加固用膠粘劑的控制 
　　為了能保證結(jié)構(gòu)加固工程的可靠性，首先確保所使用的碳纖維布、膠粘劑的可靠性。按照設(shè)計(jì)要求，選用碳纖維布和膠粘劑。進(jìn)場(chǎng)時(shí)應(yīng)提供機(jī)構(gòu)提出的型式檢驗(yàn)報(bào)告。根據(jù)施工單位與監(jiān)理單位共同確認(rèn)的抽樣方案，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)見(jiàn)證取樣，并進(jìn)行送檢。取樣時(shí)應(yīng)對(duì)外觀進(jìn)行檢查，主要項(xiàng)目有： 
　　纖維排列均勻，不能有皺褶，小束應(yīng)直順，不得有零亂歪斜現(xiàn)象。 
　　尺寸偏差長(zhǎng)度不準(zhǔn)出現(xiàn)負(fù)偏差，寬度允許偏差在±0.5%。 
　　不得有斷經(jīng)缺緯脫緯現(xiàn)象。 
　　根據(jù)設(shè)計(jì)方案的設(shè)計(jì)計(jì)算所使用的參數(shù)，主要有Ef( 碳纖維受拉彈性模量)、f f（碳纖維抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值）膠粘劑的粘結(jié)強(qiáng)度，結(jié)構(gòu)膠粘劑主要承重結(jié)構(gòu)構(gòu)件粘結(jié)，長(zhǎng)期承受設(shè)計(jì)應(yīng)力和作用，所以其主要承受抗拉抗壓抗剪等作用。因此材料進(jìn)場(chǎng)后，抽樣送檢，做針對(duì)性的性能指標(biāo)材料復(fù)試檢驗(yàn)，在材料進(jìn)場(chǎng)時(shí)做了如下復(fù)試檢測(cè)，符合要求后再使用于本工程： 
　　1碳纖維布現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)指標(biāo)（度Ⅰ級(jí)） 
　　檢測(cè)項(xiàng)目 計(jì)量單位 技術(shù)要求 檢測(cè)結(jié)果 單項(xiàng)評(píng)定 
　　抗拉強(qiáng)度值 MPa ≥3400 3443 合格 
　　受拉彈性模量 MPa ≥2.4×105 2.59×105 合格 
　　伸長(zhǎng)率 % ≥1.7 2.32 合格 
　　2碳纖維布浸漬膠粘現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)指標(biāo)(A級(jí)膠) 
　　性能項(xiàng)目 技術(shù)要求 檢測(cè)結(jié)果 
　　抗拉強(qiáng)度MPa ≥40 59.5 
　　受拉彈性模量MPa ≥2500 2899 
　　伸長(zhǎng)率% ≥1.5 2.0 
　　抗拉強(qiáng)度 ≥7.0 76.1 
　　鋼一鋼拉伸抗剪強(qiáng)度值MPa ≥14 16.6 
　　3底膠的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)性能指標(biāo) 
　　性能項(xiàng)目 技術(shù)要求 檢測(cè)結(jié)果 
　　與混凝土的正拉粘結(jié)強(qiáng)度MPa ≥2.5且為混凝土內(nèi)聚 4.0混凝土內(nèi)聚 
　　鋼-鋼拉伸抗剪強(qiáng)度MPa ≥14 7.1 
　　3、施工控制： 
　　3.1施工流程： 
　　1工作2基層處理3涂敷基底膠4繪制碳纖維布的布設(shè)圖5裁剪碳纖維布6鋪貼基準(zhǔn)放線7確認(rèn)基底膠面狀態(tài)8攪拌浸漬膠脂9涂浸漬膠10鋪貼碳纖維布11表面涂浸漬膠12二層粘貼碳纖維布重復(fù)7~11。 
　　3.2碳纖維布加固施工的要點(diǎn)： 
　　碳纖維布加固施工，主要是基層的處理和碳纖維布的粘貼，如果這兩個(gè)控制不當(dāng)，將直接影響加固的效果，所以在施工前對(duì)操作人員技術(shù)人員進(jìn)行認(rèn)真的技術(shù)交底，對(duì)每道工序嚴(yán)格按照方案和規(guī)范要求執(zhí)行。混凝土結(jié)構(gòu)的表面強(qiáng)度較低或污染較重，它與纖維布的粘貼強(qiáng)度就會(huì)很低，易發(fā)生脆性的剝離，使得纖維布不能充分發(fā)揮作用。 
　　3.2.1混凝土結(jié)構(gòu)的表面處理： 
　　加固區(qū)域混凝土表面所需加固部位的剝落、疏松、蜂窩等劣化混凝土，混凝土結(jié)構(gòu)層，如有嚴(yán)重凹凸不平處，用專(zhuān)用修復(fù)，再用手提砂輪機(jī)磨平。 
　　將被粘貼的混凝土面打磨平整，除去表面浮漿，油污等雜質(zhì)直至混凝土新面，特別模板接縫處需打磨平整、圓滑、自然，不得有急彎或凸出，在梁的陽(yáng)角處另需磨掉棱角打磨成R≥20mm弧形角。 
　　確保處理好的混凝土表面保持干凈干燥。不得有灰塵油污等二次污染，否則應(yīng)重新進(jìn)行處理，下道工序施工前應(yīng)用吹風(fēng)機(jī)將混凝土表面清理干凈。 
　　3.2.2涂刷底層樹(shù)脂的控制要點(diǎn) 
　　將底涂的主劑和固化劑嚴(yán)格按廠家工藝規(guī)定的配比進(jìn)行計(jì)量稱(chēng)取，置于干凈容器內(nèi)攪拌均勻，一次的配制量以在可使用時(shí)間內(nèi)用完為準(zhǔn)（根據(jù)施工時(shí)的溫度，常溫一般控制在40分鐘內(nèi)），根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際氣溫來(lái)決定配制量，并要嚴(yán)格控制使用時(shí)間。 
　　施工前再次對(duì)加固區(qū)域混凝土表面作好仔細(xì)檢查，確保表面干凈干燥，施工時(shí)用滾筒或毛刷含底涂樹(shù)脂，在被粘貼混凝土表面均勻涂布，并注意涂布時(shí)不得留下空洞或漏涂，涂層厚度應(yīng)均勻。 
　 等待膠固化后，固化時(shí)間應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)氣溫確定，以觸感干燥為宜。底涂樹(shù)脂達(dá)到指觸干燥后，盡快進(jìn)行下一步施工。 
　　3.2.3粘貼面不平整修復(fù)的控制要點(diǎn) 
　　仔細(xì)觀察混凝土表面，查找是否存在凹陰角部位等缺陷，劃出需要修補(bǔ)的區(qū)域。 
　　按廠家提供的材料工藝規(guī)定配制找平樹(shù)脂。 
　　對(duì)需要修補(bǔ)的凹陷部位用找平材料填補(bǔ)密實(shí)、平整，盡量不應(yīng)有棱角或凸起。 
　　將轉(zhuǎn)角或陰角部位用修復(fù)材料修理成光滑的圓角，半徑不應(yīng)小于20mm。 
　　將修復(fù)后的粘貼面再進(jìn)行平整打磨一次，并清理干凈待用。 
　　宜在找平材料指觸干燥后盡快進(jìn)行下一道工序的施工。 
　　3.2.4粘貼碳纖維布的控制要點(diǎn) 
　　將碳纖維布用剪刀依據(jù)設(shè)計(jì)尺寸裁切并小心放置，避免弄臟和損壞。同時(shí)在加固粘貼區(qū)域按設(shè)計(jì)尺寸進(jìn)行彈線，確保粘貼位置準(zhǔn)確無(wú)誤。 
　　將浸漬樹(shù)脂的主劑及固化劑按規(guī)定比例稱(chēng)重后攪拌均勻待用，一次配制不宜過(guò)多，應(yīng)于40分鐘內(nèi)用完。 
　　用滾筒或毛刷含浸漬樹(shù)脂在混凝土表面所粘貼區(qū)域均勻涂布，涂布時(shí)應(yīng)注意浸漬膠不宜過(guò)多或不足，以免引起涂布不均或漏涂。在搭接捌角部位處適當(dāng)多涂抹一些。 
　　將碳纖維布平順地貼合在均勻涂布浸漬膠的加固混凝土面上，碳纖維布的搭接長(zhǎng)度不小于100mm。 
　　粘貼時(shí)開(kāi)始用手輕壓，用滾輪沿纖維方向單向反復(fù)滾壓碳纖維布，使得浸漬膠充分浸透碳纖維布并除去碳纖維布中殘留氣泡，滾壓時(shí)不得損傷碳纖維布，拱起部位及角落容易產(chǎn)生氣泡處須用刮板小心除泡。 
　　在已貼好的碳纖維面層上，用滾筒含浸漬膠重復(fù)滾壓使碳纖維表面良好。后續(xù)施工須待碳纖維粘貼30分鐘以上時(shí)間方能進(jìn)行，并注意是否有浮起或錯(cuò)位現(xiàn)象，若有則應(yīng)用滾輪或刮板壓平修正。 
　　在粘貼二層碳纖維布的部位重復(fù)3~6步驟。并在碳纖維布表面均勻涂抹浸漬樹(shù)脂膠。 
　　如果需要在已粘貼好的碳纖維布表面進(jìn)行粉刷，為了方便后道工序粉刷牢固則應(yīng)當(dāng)在后一遍浸漬膠初凝前粘撒黃砂或綠豆砂，以使表面毛糙，待糙化表面固化后抹5~10mm水泥砂漿。 
　　3.3碳纖維施工檢驗(yàn)及施工效果 
　　每一道工序結(jié)束后及時(shí)按照工藝要求進(jìn)行檢查，如出現(xiàn)問(wèn)題立即返工處理，做好相關(guān)的驗(yàn)收記錄。施工溫度宜在5~35度范圍內(nèi)，相對(duì)濕度不大于70%。 
　　施工結(jié)束后的現(xiàn)場(chǎng)檢查重點(diǎn)是碳纖維布與混凝土之間的粘結(jié)，用小錘等工具輕輕敲擊碳纖維布表面，根據(jù)回音來(lái)判斷粘結(jié)效果，是否出現(xiàn)空鼓、粘貼不密實(shí)的現(xiàn)象?？傆行д辰Y(jié)面積不應(yīng)低于95%，當(dāng)碳纖維布的空鼓面積小于10000mm2時(shí)，可采用針管注膠的進(jìn)行補(bǔ)救，當(dāng)空鼓面積大于10000mm2時(shí)，宜將空鼓處的碳纖維布切除重新搭接貼上等量的碳纖維布，搭接長(zhǎng)度應(yīng)不小于100cm。 
　　對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工自查合格后委托具有資質(zhì)的南京工業(yè)大學(xué)南京工大建設(shè)工程技術(shù)有限公司進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)碳纖維布與混凝土的正拉粘結(jié)強(qiáng)度試驗(yàn)，隨機(jī)抽取一組。 
　　碳纖維布正拉粘結(jié)強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果如下： 
　　序號(hào) 抗拉強(qiáng)度 抗拉強(qiáng)度平均值 
　　1 2.97 3.01 
　　2 3.14 
　　3 2.93 
　　本綜合樓采取碳纖維加固施工，從到完成只用15天，沒(méi)有出現(xiàn)任何問(wèn)題，了工程的使用功能，達(dá)到了良好效果。 
　　4、 結(jié)語(yǔ)： 
　　通過(guò)碳纖維布加固施工實(shí)踐表明，應(yīng)用本施工技術(shù)是成功的，但在施工中應(yīng)特別關(guān)注下列關(guān)鍵技術(shù)措施： 
　　 1、施工所用的碳纖維布和膠粘劑的必須符合設(shè)計(jì)技術(shù)要求。同時(shí)須對(duì)纖維布與膠粘劑相適配性和性進(jìn)行檢驗(yàn)，否則就會(huì)結(jié)構(gòu)加固工程失敗，造成更大的危害。 
　　2、 碳纖維布與混凝土的粘劑必須高度，首先保證被粘貼的混凝土強(qiáng)度不得低于C20，在粘貼碳纖維布時(shí)必須浸透使碳纖維布內(nèi)和層間達(dá)到設(shè)計(jì)的粘結(jié)強(qiáng)度，才能充分發(fā)揮碳纖維布的抗拉強(qiáng)度，才能確保承重結(jié)構(gòu)加固后的可靠。

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