碳纖維加固技術 
隨著社會的快速發(fā)展，在建筑業(yè)中有越來越多建筑結構需要承載力及壽命，目前一種比較新型的結構加固技術，利用樹脂類粘結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)點在于以下幾點：1、碳纖維具有強度高，自重輕的優(yōu)點，如度Ⅰ級單向織布，抗拉強度值≥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，自重輕基本不結構自重及截面尺寸，便于裁剪，柔性，適合各種形狀。3、易于操作，經(jīng)濟效益較高。 
　　1、我國碳纖維加固的應用實踐先于理論，相關的技術不十分成熟，當前只有GB50367-2006《混凝土結構加固設計規(guī)范》、CECS146：2003《碳纖維片材加固修復混凝土結構技術規(guī)程》推薦給工程設計、施工、檢測、使用單位采用。為確保碳纖維布加固結構技術應用的工程，結合工程加固實際狀況來介紹碳纖維布加固應用及施工控制技術。 
　　2、碳纖維布及加固用膠粘劑的控制 
　　為了能保證結構加固工程的可靠性，首先確保所使用的碳纖維布、膠粘劑的可靠性。按照設計要求，選用碳纖維布和膠粘劑。進場時應提供機構提出的型式檢驗報告。根據(jù)施工單位與監(jiān)理單位共同確認的抽樣方案，進行現(xiàn)場見證取樣，并進行送檢。取樣時應對外觀進行檢查，主要項目有： 
　　纖維排列均勻，不能有皺褶，小束應直順，不得有零亂歪斜現(xiàn)象。 
　　尺寸偏差長度不準出現(xiàn)負偏差，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)設計方案的設計計算所使用的參數(shù)，主要有Ef( 碳纖維受拉彈性模量)、f f（碳纖維抗拉強度設計值）膠粘劑的粘結強度，結構膠粘劑主要承重結構構件粘結，長期承受設計應力和作用，所以其主要承受抗拉抗壓抗剪等作用。因此材料進場后，抽樣送檢，做針對性的性能指標材料復試檢驗，在材料進場時做了如下復試檢測，符合要求后再使用于本工程： 
　　1碳纖維布現(xiàn)場檢測指標（度Ⅰ級） 
　　檢測項目 計量單位 技術要求 檢測結果 單項評定 
　　抗拉強度值 MPa ≥3400 3443 合格 
　　受拉彈性模量 MPa ≥2.4×105 2.59×105 合格 
　　伸長率 % ≥1.7 2.32 合格 
　　2碳纖維布浸漬膠粘現(xiàn)場檢測指標(A級膠) 
　　性能項目 技術要求 檢測結果 
　　抗拉強度MPa ≥40 59.5 
　　受拉彈性模量MPa ≥2500 2899 
　　伸長率% ≥1.5 2.0 
　　抗拉強度 ≥7.0 76.1 
　　鋼一鋼拉伸抗剪強度值MPa ≥14 16.6 
　　3底膠的現(xiàn)場檢測性能指標 
　　性能項目 技術要求 檢測結果 
　　與混凝土的正拉粘結強度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圖5裁剪碳纖維布6鋪貼基準放線7確認基底膠面狀態(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7~11。 
　　3.2碳纖維布加固施工的要點： 
　　碳纖維布加固施工，主要是基層的處理和碳纖維布的粘貼，如果這兩個控制不當，將直接影響加固的效果，所以在施工前對操作人員技術人員進行認真的技術交底，對每道工序嚴格按照方案和規(guī)范要求執(zhí)行?；炷两Y構的表面強度較低或污染較重，它與纖維布的粘貼強度就會很低，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混凝土結構的表面處理： 
　　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，混凝土結構層，如有嚴重凹凸不平處，用專用修復，再用手提砂輪機磨平。 
　　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，否則應重新進行處理，下道工序施工前應用吹風機將混凝土表面清理干凈。 
　　3.2.2涂刷底層樹脂的控制要點 
　　將底涂的主劑和固化劑嚴格按廠家工藝規(guī)定的配比進行計量稱取，置于干凈容器內(nèi)攪拌均勻，一次的配制量以在可使用時間內(nèi)用完為準（根據(jù)施工時的溫度，常溫一般控制在40分鐘內(nèi)），根據(jù)現(xiàn)場實際氣溫來決定配制量，并要嚴格控制使用時間。 
　　施工前再次對加固區(qū)域混凝土表面作好仔細檢查，確保表面干凈干燥，施工時用滾筒或毛刷含底涂樹脂，在被粘貼混凝土表面均勻涂布，并注意涂布時不得留下空洞或漏涂，涂層厚度應均勻。 
　 等待膠固化后，固化時間應根據(jù)施工現(xiàn)場氣溫確定，以觸感干燥為宜。底涂樹脂達到指觸干燥后，盡快進行下一步施工。 
　　3.2.3粘貼面不平整修復的控制要點 
　　仔細觀察混凝土表面，查找是否存在凹陰角部位等缺陷，劃出需要修補的區(qū)域。 
　　按廠家提供的材料工藝規(guī)定配制找平樹脂。 
　　對需要修補的凹陷部位用找平材料填補密實、平整，盡量不應有棱角或凸起。 
　　將轉角或陰角部位用修復材料修理成光滑的圓角，半徑不應小于20mm。 
　　將修復后的粘貼面再進行平整打磨一次，并清理干凈待用。 
　　宜在找平材料指觸干燥后盡快進行下一道工序的施工。 
　　3.2.4粘貼碳纖維布的控制要點 
　　將碳纖維布用剪刀依據(jù)設計尺寸裁切并小心放置，避免弄臟和損壞。同時在加固粘貼區(qū)域按設計尺寸進行彈線，確保粘貼位置準確無誤。 
　　將浸漬樹脂的主劑及固化劑按規(guī)定比例稱重后攪拌均勻待用，一次配制不宜過多，應于40分鐘內(nèi)用完。 
　　用滾筒或毛刷含浸漬樹脂在混凝土表面所粘貼區(qū)域均勻涂布，涂布時應注意浸漬膠不宜過多或不足，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，碳纖維布的搭接長度不小于100mm。 
　　粘貼時開始用手輕壓，用滾輪沿纖維方向單向反復滾壓碳纖維布，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分鐘以上時間方能進行，并注意是否有浮起或錯位現(xiàn)象，若有則應用滾輪或刮板壓平修正。 
　　在粘貼二層碳纖維布的部位重復3~6步驟。并在碳纖維布表面均勻涂抹浸漬樹脂膠。 
　　如果需要在已粘貼好的碳纖維布表面進行粉刷，為了方便后道工序粉刷牢固則應當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碳纖維施工檢驗及施工效果 
　　每一道工序結束后及時按照工藝要求進行檢查，如出現(xiàn)問題立即返工處理，做好相關的驗收記錄。施工溫度宜在5~35度范圍內(nèi)，相對濕度不大于70%。 
　　施工結束后的現(xiàn)場檢查重點是碳纖維布與混凝土之間的粘結，用小錘等工具輕輕敲擊碳纖維布表面，根據(jù)回音來判斷粘結效果，是否出現(xiàn)空鼓、粘貼不密實的現(xiàn)象?？傆行д辰Y面積不應低于95%，當碳纖維布的空鼓面積小于10000mm2時，可采用針管注膠的進行補救，當空鼓面積大于10000mm2時，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，搭接長度應不小于100cm。 
　　對現(xiàn)場施工自查合格后委托具有資質的南京工業(yè)大學南京工大建設工程技術有限公司進行現(xiàn)場碳纖維布與混凝土的正拉粘結強度試驗，隨機抽取一組。 
　　碳纖維布正拉粘結強度檢測結果如下： 
　　序號 抗拉強度 抗拉強度平均值 
　　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，沒有出現(xiàn)任何問題，了工程的使用功能，達到了良好效果。 
　　4、 結語： 
　　通過碳纖維布加固施工實踐表明，應用本施工技術是成功的，但在施工中應特別關注下列關鍵技術措施： 
　　 1、施工所用的碳纖維布和膠粘劑的必須符合設計技術要求。同時須對纖維布與膠粘劑相適配性和性進行檢驗，否則就會結構加固工程失敗，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度不得低于C20，在粘貼碳纖維布時必須浸透使碳纖維布內(nèi)和層間達到設計的粘結強度，才能充分發(fā)揮碳纖維布的抗拉強度，才能確保承重結構加固后的可靠。

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