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碳纤维加固的优点 :1、碳纤维材料的化学稳定性能优异。该材料可以很好地增强建筑结构对外部环境的适应能力,延长建筑结构物的使用寿命。 2、碳纤维材料的物理力学性能优异。该材料的优异的物理力学性能使它可以有效应用于结构物的抗弯、抗剪、抗压、抗疲劳、抗震、抗风、控制裂缝和挠度的补强工程,并且可以取得优异的加固补强效果。 3、碳纤维材料的质量轻、强度高,用它加固的结构体可通过装饰后,不留加固痕迹,不影响结构体外观。它质量轻、强度高的特点使它可以在基本不增加结构体积和不改变结构外形的情况下加固结构体。这是其它维修加固方法无法相比的特点。 4、粘贴碳纤维材料加固混凝土技术的施工工序非常简单、便捷。当它在加固施工时不需要启用大型工程器械,仅需要采用小型电动工具操作。所以它在施工时具有工种少,用工少,工期短,进度快等优点。由于碳纤维材料加固技术的施工便捷、简单,使它有着很大的经济效益和社会效益,所以用碳纤维材料加固技术是加固混凝土结构理想的建筑材料。
碳纤维加固材料要求:
(1)碳纤维复合材料:碳纤维复合材料是由基体及纤维共同组成的。加固混凝土结构常用的纤维材料主要有以下三种:芳纶纤维、碳纤维、玻璃纤维。这三种复合材料的特点是:成完全线弹性的应力应变量,材料不存在屈服点或塑性区域。
用碳纤维布材料加固混凝土结构时,要求按结构的受力和构造特点将碳纤维布用粘结材料有序地粘贴于构件表面,以达到利用碳纤维布的特性对结构变形的约束,并提高结构物的极限强度和承载能力的目的。
(2)粘结材料:能否保证碳纤维布与混凝土共同工作的重点是粘结材料性能的好坏程度。粘结材料也是它们两者之间传力途径的关键所在。我们选用的粘结材料必须要有足够的韧性,它不会因混凝土开裂导致脆性粘结破坏,同时必须有足够的强度与刚度,才可以保证碳纤维与混凝土间剪力的传递。由于混凝土结构加固工程的施工环境不受限制,所以粘结材料必须能和碳纤维材料一样,可以适应恶劣的自然环境。
碳纤维布加固施工要求及流程
(1)施工前的准备作业、基面处理要求
将碳纤维布粘贴于混凝土前,要求先用砂轮机先清除和打磨混凝土结构表面的劣化层;混凝土结构基面的错位与凸出部分要磨平,转角部位与凸出部分也要磨平,转角部位要进行倒角处理;裂缝部分要注入环氧树脂浆进行修补。
混凝土基面的清理:先用钢丝刷将表面松散浮渣刷去,然后用压缩空气清除粉尘;再擦拭表面,也可用清水冲洗,但必须保证混凝土基面充分干燥后才能进行下一道工序的施工。
(2)粘贴施工要求
A、对需要加固的混凝土结构基面要求:碳纤维布加固混凝土结构技术是依赖碳纤维布与结构表面的粘贴有效率,所以要求基面的混凝土强度等级不得低于C15。同时要求被加固混凝土结构具有良好的保护层,并且基面要求平整。对于结构有起皮、剥落、腐蚀、裂缝及严重碳化等表面缺损,必须先进行修复施工处理。
B、碳纤维布的粘贴:碳纤维布加固混凝土构件时,要求采用薄布多层的粘贴方法,从而确保与粘结材料充分浸润。对于受弯构件,最好在受拉区沿轴向粘贴碳纤维布进行加固,并且在主纤维方向的断面端部附近进行必要的锚固处理措施。
C、碳纤维布的搭接与截断:粘贴碳纤维布加固混凝土时,因为碳纤维布与混凝土粘结应力主要集中于端部10cm范围内,产生的粘结破坏是脆性的,所以遇到碳纤维布必须搭接时,搭接长度必须不小于10cm。搭接部位要求必须避开构件的应力最大区范围,同时搭接端部必须平整无翘曲。
D、工程中选用的碳纤维布及其配套粘结材料,必须有厂家所提供的材料检验证明和合格证。
3、粘贴法加固材料质量控制
在施工中应严格控制的要点
(1)粘贴结材料的配合比控制
粘贴用胶结材料的配合比必须严格控制,它是粘贴加固质量和效果能否得到保证的关键环节,在配料时要求严格按使用配合比备料。
(2)施工温度控制
环氧树脂在低温条件下固化比较缓慢,一般直选择在15℃—28℃的温度条件下进行施工。如果遇到在气温较低时施工,必须采取加温养护措施。
(3)应保持成型所需要的压力
混凝土梁板加固时,大多数都是在梁的底面进行,由下而上进行粘贴。如果成型时施加的压力不足,就会造成与混凝土之间粘合不够紧密,导致补强层材料发生脱落,会影响加固的效果。
(4)粘贴控制
涂胶要求涂抹均匀,为避免形成空洞或脱胶,要用力将产生的气泡挤出刮平,否则将会影响到混凝土结构的加固效果,导致某些部位粘结不好,造成在混凝土结构使用过程中这些部位出现应力集中的现象,引起混凝土结构的破坏。
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施工准备→砼表面处理→涂刷底胶→构件表面残缺面修补→粘贴碳纤维→
表面养护→找平材料配置→底层或树脂配制→浸渍树脂配制
操作要点:
1. 混凝土表面处理
1.1 将混凝土构件表面的残缺、破损部分清除干净。
1.2 对经过剔凿、清理和露筋的构件残缺部分,进行修补、复原。
1.3 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缝。
1.4 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。
1.5 清洗打磨过的构件表面,并使其充分干燥。
2. 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砼表面。
3. 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。
4. 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砼表面。
5. 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RH>85%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:
5.1 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。
5.2 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。
6. 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。
施工安全及注意事项:
1、碳纤维片材为导电材料,施工碳纤维片材时应远离电气设备及电源,或采取可靠的防护措施。
2、施工过程中应避免碳纤维片材的弯折。
3、碳纤维片材配套胶粘剂的原料应密封储存,远离火源,避免阳光直接照射。
4、胶粘剂的配制和使用场所应保持通风良好。
5、现场施工人员应采取相应的劳动保护措施。
6、胶粘剂在配制前应先将甲乙组分分别搅拌均匀,搅拌器具不得混用。
检验与验收:
1、在开始施工之前,应确认碳纤维片材及配套胶粘剂类粘结的产品合格证、产品质量出厂检验报告,各项性能指标应符合要求。
2、采用碳纤维片材及配套胶粘剂类粘结材料对混凝土结构进行加固修复时,应严格按施工工艺及流程的有关条款进行各工序隐蔽工程检验与验收。如施工质量不能满足施工工艺及流程的有关条款要求时,应立即采取补救措施或返工。
3、碳纤维片材实际粘贴面积应不少于设计量,位置偏差应不大于10mm。
4、碳纤维片材与混凝土之间的粘结质量可用小锤轻轻敲击或手压碳纤维片材表面的方法来检查,总有效粘结面积不应低于95%。当碳纤维布的空鼓面积小于10000㎜2时,可采用针管注胶的方式进行补救。空鼓面积大于10000㎜2时,宜将空鼓处的碳纤维片材切除,重新搭接贴上等量的碳纤维片材,搭接长度不小于100mm。