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一、碳纖維加固前言
碳纖維材料用于混凝土結(jié)構(gòu)加固修補的研究始于80年代美、日等發(fā)達國家。我國的這項技術(shù)起步很晚,但隨著我國經(jīng)濟建設(shè)和交通事業(yè)的飛速發(fā)展,現(xiàn)有建筑中有相當(dāng)一部分由于當(dāng)時設(shè)計荷載標(biāo)準(zhǔn)低造成歷史遺留問題,一些建筑由于使用功能的改變,難以滿足當(dāng)前規(guī)范使用的需求,亟需進行維修、加固。目前常用的加固方法有很多,如:加大截面法、外包鋼加固法、粘鋼加固法、碳纖維加固法等。碳纖維加固修補結(jié)構(gòu)技術(shù)是繼加大混凝土截面、粘鋼之后的又一種新型的結(jié)構(gòu)加固技術(shù)(碳纖維加固)。
二、碳纖維加固特點
碳纖維與傳統(tǒng)的加大混凝土截面或粘鋼混凝土補強相比,具有節(jié)省空間,施工簡便,不需要現(xiàn)場固定設(shè)施,施工質(zhì)量易保證,基本不增加結(jié)構(gòu)尺寸及自重,耐腐蝕、耐久性能好等特點。另外,采用該工法,可大大提高建筑物的使用壽命,降低加固成本。因此,碳素纖維作為劃時代的補強材料,而備受青睞和關(guān)注。
(1)抗拉強度高,是同等截面鋼材的7-10倍。
(2)重量輕,密度只有普通鋼材的1/4。
(3)耐久性好,可阻抗化學(xué)腐蝕和惡劣環(huán)境、氣候變化的破壞。
(4)施工方便快捷、省力節(jié)時、施工質(zhì)量易于保證。
(5)適用范圍廣,混凝土構(gòu)件、鋼結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)均可進行碳纖維加固。可大幅度提高構(gòu)件的承載能力、抗震性能和耐久性能。
用途
混凝土結(jié)構(gòu)物、橋梁及建筑物的梁、柱、面板加固。
隧道、港灣設(shè)施、煙囪、倉庫、廠房的加固。
受鹽害的混凝土、橋梁以及河川構(gòu)造物的防護和加固。
工藝流程
卸荷 → 底層處理 → 涂底層樹脂 → 找平施工面→ 粘貼碳纖維片材(碳纖維為導(dǎo)電材料,施工時應(yīng)注意用電安全)→ 檢驗→ 表面保護、裝飾。
步驟說明
1、卸荷
加固前應(yīng)對所加固的構(gòu)件盡可能卸載。
2、底層處理
混凝土表層出現(xiàn)剝落、空鼓、腐蝕等現(xiàn)象的部位應(yīng)鑿除。
裂縫部位首先進行封閉處理。
用混凝土角磨機、砂紙等機具除去混凝土表面的浮漿、油污等雜質(zhì),構(gòu)件表面打磨平整,凸起部位要磨平,轉(zhuǎn)角處要打磨成圓弧狀(R≥20mm)。
將混凝土表面清理干凈,并保持干燥。
3、涂底層樹脂
將調(diào)配好后的地層樹脂計量、攪拌均勻,根據(jù)實際氣溫決定用量并控制使用時間;
將底層樹脂均勻刷于混凝土表面,待膠固化后(固化時間視現(xiàn)場氣溫而定,以指觸干燥為準(zhǔn)),再進行下一工序。
4、找平施工面
構(gòu)件表面凹陷部位應(yīng)用找平膠填平,出現(xiàn)高度差的部位應(yīng)用找平膠填補,盡量減少高度差;
轉(zhuǎn)角處也應(yīng)用找平膠修補成圓弧狀,半徑不小于10mm。
5、粘貼
按設(shè)計要求的尺寸及層數(shù)裁剪碳纖維布,除非特殊要求,碳纖維布長度一般應(yīng)在3m之內(nèi)。
將浸潤樹脂調(diào)配好,均勻涂抹于待粘貼的部位,在搭接、拐角等部位要多涂刷一些;
粘貼碳纖維布并用羅拉滾反復(fù)滾壓,去除氣泡,并使浸潤膠充分浸透碳纖維布,多層粘貼應(yīng)重復(fù)上述步驟,等碳纖維布表面指觸干燥方可進行下一層的粘貼。
碳纖維布沿纖維方向的搭接長度不得小于100mm,各層搭接位置應(yīng)相互錯開,碳纖維布端部固定用橫向碳纖維或粘鋼固定;
6、檢驗
碳纖維片材與混凝土之間的粘結(jié)質(zhì)量,可用橡皮錘輕輕敲擊或手指壓碳纖維片材表面的方法,檢查總有效粘結(jié)面積應(yīng)不低于95%,當(dāng)碳纖維布粘貼的空鼓面積不大于100㎝2。
7、保護、裝飾
施工結(jié)束24小時內(nèi)防止受潮,注意保護,防止刮傷加固表面,平均氣溫20-25oC時,固化時間不得小于7天,平均氣溫10oC時,固化時間不得小于10天,固化后纖維表面應(yīng)采取抹灰或噴防涂料進行保護,也可適當(dāng)進行裝飾。
8、碳纖維布技術(shù)參數(shù)
產(chǎn)品型號 強度級別 克重
(g/m2) 理論厚度
(mm) 抗拉強度
(MPa) 彈性模量
(GPa) 伸長率
(%)
CDHL-Ⅰ-200 高強Ⅰ級 200 0.111 ≥3400 ≥230 ≥1.6
CDHL -Ⅰ-300 高強Ⅰ級 300 0.167 ≥3400 ≥230 ≥1.6
CTHL -Ⅱ-200 高強Ⅱ級 200 0.111 ≥3000 ≥200 ≥1.5
CTHL -Ⅱ-300 高強Ⅱ級 300 0.167 ≥3000 ≥200 ≥1.5