碳纤维加固技术

碳纤维加固技术

摘要

碳纤维加固包括碳纤维布加固和碳纤维板加固两种。碳纤维材料用于混凝土结构加固修补的研究始于80年代美、日等发达国家。我国的这项技术起步很晚，但随着我国经济建设和交通事业的飞速发展，现有建筑中有相当一部分由于当时设计荷载标准低造成历史遗留问题，一些建筑由于使用功能的改变，难以满足当前规范使用的需求，亟需进行维修、加固。目前常用的加固方法有很多，如：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。

碳纤维布加固介绍
碳纤维布加固技术于国内最早通过的规范是2003年《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》，其编号为CECS146：2003,现已经被最新的国家标准规范2006《混凝土结构加固设计规范》代替,其编号为GB 50367-2006. 使用碳纤维加固技术是采用配套粘结树脂将碳纤维布粘贴于混凝土表面，形成一个新的复合体使增强贴片与原有钢筋混凝土共同受力。增大结构的抗拉或抗剪能力，提高强度。抗裂性和结构的延性，和抗震加固的作用。
碳纤维布加固原理
碳纤维布加固混凝土结构技术是一种新兴的、技术含量高的结构补强加固方法。碳纤维布的强度一般为建筑用钢材的十几倍，弹性模数与建筑钢材在同一水平上并略有提高，是一种优良的结构加固用材料，具有高强高效，材质薄，重量轻，施工便捷，耐久耐腐蚀性好等特点。碳纤维加固技术与原有的其它加固方法比较，具有明显的技术优势。 粘贴碳纤维布加固技术也是当前专业加固公司的最基本的加固技术之一。
适用范围
碳纤维加固法可用于混凝土结构抗弯、抗剪加固，同时广泛用于各类工业与民用建筑物、构造物的防震、防裂、防腐的补强。 　　·混凝土结构物、桥梁及建筑物的梁、柱、面板加固。 　　·隧道、港湾设施、烟囱、仓库、厂房的加固。 　　·受盐害的混凝土、桥梁以及河川构造物的防护和加固。
1工艺原理
将抗拉强度极高的碳纤维用环氧树脂预浸成为复合增强材料（单向连续纤维）；用环氧树脂粘结剂沿受拉方向或垂直于裂缝方向粘贴在要补强的结构上，形成一个新的复合体，使增强粘贴材料与原有钢筋混凝土共同受力增大结构的抗裂或抗剪能力，提高结构的强度、刚度、抗裂性和延伸性。
2特点
2.1 补强物薄而轻，几乎不增加原结构尺寸及自身重量。
2.2 施工简便、快捷。
2.3 抗酸碱盐类介质的腐蚀，应用面广。
2.4 可以有效的封闭混凝土结构的裂缝，延长结构的使用寿命。
2.5 易于保持结构原状。
2.6 碳纤维片具有良好的耐久性能。
3 适用范围
3.1 钢筋混凝土构件抗弯加固。
3.2 钢筋混凝土梁柱构件的抗剪加固。
3.3 混凝土柱的抗震加固。
3.4 砌体的抗震加固。
4 工艺流程及操作要求
工艺流程为卸荷→基底处理→涂底胶→找平→粘贴→保护。
4.1 卸荷
加固前应对所加固的构件尽可能卸荷。
4.2 基底处理
4.2.1 混凝土表层出现剥落、空鼓、蜂窝、腐蚀等劣化现象的部位应予以凿除，对于较大面积的 劣质层在凿除后应用环氧砂浆进行修复。
4.2.2 裂缝部位应首先进行封闭处理。
4.2.3 用混凝土角磨机、砂纸等机具除去混凝土表面的浮浆、油污等杂质，构件基面的混凝土要 打磨平整，尤其是表面的凸起部位要磨平，转角粘贴处要进行倒 角处理并打磨成圆弧状(R≥10mm)。
4.2.4 用吹风机将混凝土表面清理干净，并保持干燥。
4.3 涂底胶(FP胶)
4.3.1 按主剂:固化剂=2:1的比例将主剂与固化剂先后置于容器中，用弹簧秤计量，电动搅拌器 均匀搅拌，根据现场实际气温决定用量并严格控制使用时间。一 般情况下1h内用完。
4.3.2 用滚筒刷将底胶均匀涂刷于混凝土表面，待胶固化后(固化时间视现场气温而定，以指触 干燥为准)再进行下一工序施工。一般固化时间为2～3d。
4.4 找平
4.4.1 混凝土表面凹陷部位应用FE胶填平，模板接头等出现高度差的部位应用FE胶填补，尽量减 小高度差。
4.4.2 转角处也应用FE胶修补成光滑的圆弧，半径不小于10mm。
4.5 粘贴
4.5.1 按设计要求的尺寸及层数裁剪碳纤维布，除非特殊要求，碳纤维布长度一般应在3m之内。
4.5.2 调配、搅拌粘贴材料FR胶(使用方法与底胶FP相同)，然后均匀涂抹于待粘贴的部位，在搭 接、混凝土拐角等部位要多涂刷一些。
4.5.3 粘贴碳纤维，在确定所粘贴部位无误后剥去离型纸，用特制滚子反复沿纤维方向滚压，去 除气泡，并使FR胶充分浸透碳纤维。多层粘贴应重复上述步骤， 待碳纤维布表面指触干燥方可进行下一层的粘贴。
4.5.4 在最后一层碳纤维的表面均匀涂抹FR胶。
4.5.5 碳纤维沿纤维方向的搭接长度不得小于100mm，碳纤维端部固定用横向碳纤维或粘钢固 定。
4.6 保护
加固后的碳纤维表面应采取抹灰或喷防火涂料进行保护。
5 一般建议
5.1 碳纤维应贴于梁的受拉区的下缘，如需要贴于梁侧面时，宜 限于1/4梁高的范围，对侧面的碳纤面积应乘以折减系数;
5.2 碳纤维粘贴层数不宜超过五层;对多层碳纤应考虑共同工作 系数的折减，碳纤层数过多将导致混凝土结构的脆性破坏;
5.3 碳纤维的分条粘贴加固的效果优于整幅粘贴;
5.4 碳纤维粘贴应有可靠的锚固，锚固长度应通过计算决定，必要 时可另加锚固设施;
5.5 一般来说，在桥板上的加固，需要粘贴至梁腋处;
5.6 纤维布互相衔接(接长)的部位采取重叠结构，重叠部分长度 为不小于10cm。

碳纤维楼板加固案例图

楼板大梁加固案例图

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