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加固方法有很多: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。
纤维又称增强复合材料。二十世纪中晚期的时候,由西方发达国家联合研制成功。当时主要应用于航天行业中,后来随着技术的,在八十年代,应用于土木工程建筑中,经过十年的发展已经在九十年代的时候成为建筑行业中的重要建筑材料之一
一、碳纤维加固技术的基本原理及优越性
1.碳纤维加固技术的基本原理
针对桥梁建筑的加固工作,对碳纤维的利用应该首先用环氧树脂进行浸泡,形成符合强片材料。然后通过环氧树脂按照受力方向进行一定的裂缝方向粘贴。当构件受到拉力负载的时候,通过纤维片的作用而保证裂缝不会沿受力方向进一步开裂。从而对建筑主体提供一定的加固作用,同时也可以保证结构的稳定性。
2. 碳纤维加固技术的优越性
(1)良好的化学稳定性
碳纤维具有非常良好的防水性能,实际施工过程中发现,这种材料在抗酸碱和方子外线方面同样具有非常出色的表现。在不同气候环境的应用过程中,同样具有相应的优势。添加一层防火漆,则可以起到非常不错的防火效果。
(2)该材料质轻、强度高
碳纤维材料具有质量轻、强度高的特点,对于建筑物的整体质量具有非常重要的意义。色彩涂装较为方便的同时,还可以保证结构外部不出现明显拼接痕迹。
(3)出色的力学性能
碳纤维具有非常出色的力学性能。对于各种不同的结构的加固应用中都可以起到非常出色的效果。尤其是其显著的抗疲劳效果,对于工程裂缝的修补具有非常明显的效果,抗拉力试验中同样取得了让人满意的成果[2]。
(4)施工工序比较简单
碳纤维的施工工序较为简单,在一些小型工程施工应用中,具有改变简单、工期短等特点。相关数据显示,这种材料的应用可以大程度上保证工期的缩短,同等工程量的前提下,至少可以缩短24%的工程工期。
二、碳纤维加固技术的具体步骤
为了保证其对工程主体的加固和修补作用,主要需要利用相应的技术手段,来实现对碳纤维的加固施工过程的规范化。下面几个具体步骤在实际施工过程中应该给予重点关注。
工艺流程可以归纳为:
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。

