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二、 碳纤维布加固技术简介
碳纤维布加固技术是利用专用结构胶将碳纤维布粘贴在混凝土表面,形成复合结构,CFRP通过与混凝土之间协同工作,对构件或结构起到加固及改善受力性能的作用。
碳纤维布的应用 :
建筑物梁、柱、楼板结构补强;
桥梁、桥墩、桥面结构补强;
隧道、烟囱结构补强;
海滩建筑物防腐补强。
采用碳纤维布的目的 :
提高承载能力;
增加延性;(对于抗震结构,在加固设计中即增加延性)
碳纤维布加固的效果
改善结构状态(减少变形、降低原有结构应力、减少裂缝)
碳纤维布加固的技术要点 :
受弯加固时,纤维方向应与加固的受力方向一致;
受剪加固、抗震加固时,纤维方向宜与构件轴向垂直;
受弯加固和受剪加固时,混凝土强度等级应不低于C15;
采用封闭粘结碳纤维加固混凝土柱时,混凝土强度等级应不低于C10;
碳纤维加固的效果主要取决于纤维的粘贴工艺,应由专业施工队伍负责施工。
三、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:
3.1 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。
3.2 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。
碳纤维片加固补强设计建议
实际施工过程中,由于构架的受力情况是不同的,所以可以在一些受力条件较为简单的工程处理中,采用较为简单的工作系数来实现工程施工计算量的最小化问题。而在处理一些加固件需要承受较强的受力条件,那么需要根据严密的计算来实现对工程施工过程和前期准备的计算工作,充分计算受力情况之后,再进行相应的粘接施工。由于碳纤维在工程中的应用还属于一种新技术,所以现阶段的使用过程中对该材料的强度计算需要在厂家提供的数据上加上一定的折损量,刚度计算等方面都需要有一定的经验。同时,对于黏结用胶的选用中,应该重点根据工程的实际施工要求来进行选择,对于一些施工条件较为复杂的环境,需要重点考核粘接剂的选择[5]。施工质量对于碳纤维材料的实际应用同样具有非常重要的影响。应该在施工中严格按照施工规范进行。
总的来说随着我国经济的快速发展,桥梁工程进入了一个繁荣时期,但是过去应用于桥梁施工中的技术,在现代工程要求中,显然已经不能够满足现代运输的要求。但是当时施工条件限制了桥梁的质量,这种情况下,对于原有的桥梁主体进行加固成为一种必然的选择。碳纤维材料的出现为这种问题的解决提出了新的思路。碳纤维具有性价比高、施工条件低等方面的特点,更为值得注意的是,随着技术的成熟,这种材料的市场价格呈现出下降的趋势,这就为我国的碳纤维加固技术的实际引用奠定了一定的经济基础
施工安全注意事项:
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。
案例展示: