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結構加固碳纖維施工方法

發布時間：2014-08-05

結構加固碳纖維施工方法
結構碳纖維加固技術施工工法
1　前言

　　碳纖維布加固修補結構技術是一種新型的結構加固技術，它是利用樹脂類粘結材料將碳纖維布粘貼于混凝土表面，以達到對結構及構件加固補強的目的。碳纖維材料(CFRP)用于混凝土結構加固修補的研究始于80年代美、日等發達國家，我國起步很晚，國家工業建筑診斷與改造工程技術研究中心引進開發了此項目，并在全國建筑加固與鑒定第四屆學術會議上獲獎。

2　特點

2.1　高強高效，適用面廣，質量易保證。

2.2　施工便捷，工效高，沒有濕作業，不需現場固定設施，施工占用場地少。

2.3　耐腐蝕及耐久性能極佳。

2.4　加固修補后，基本不增加原結構自重及原構件尺寸。

3　適用范圍

3.1　適用于各種結構類型、各種結構部位的加固修補，如梁、板、柱、屋架、橋墩、橋梁、筒體、殼體等結構。

3.2　基層混凝土的強度等級不低于C15。

4　工藝原理

　　加固機理是將碳纖維布采用高性能的環氧類粘結劑粘結于混凝土構件的表面，利用碳纖維材料良好的抗拉強度達到增強構件承載能力及剛度的目的。

5　工藝流程及操作要求

　　工藝流程為卸荷→基底處理→涂底膠→找平→粘貼→保護。

5.1　卸荷

　　加固前應對所加固的構件盡可能卸荷。

5.2　基底處理

5.2.1　混凝土表層出現剝落、空鼓、蜂窩、腐蝕等劣化現象的部位應予以鑿除，對于較大面積的劣質層在鑿除后應用環氧砂漿進行修復。

5.2.2　裂縫部位應首先進行封閉處理。

5.2.3　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，構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，轉角粘貼處要進行倒角處理并打磨成圓弧狀(R≥10mm)。

5.2.4　用吹風機將混凝土表面清理干凈，并保持干燥。

5.3　涂底膠(FP膠)

5.3.1　按主劑∶固化劑=2∶1的比例將主劑與固化劑先后置于容器中，用彈簧秤計量，電動攪拌器均勻攪拌，根據現場實際氣溫決定用量并嚴格控制使用時間。一般情況下1h內用完。

5.3.2　用滾筒刷將底膠均勻涂刷于混凝土表面，待膠固化后(固化時間視現場氣溫而定，以指觸干燥為準)再進行下一工序施工。一般固化時間為2～3d。

5.4　找平

5.4.1　混凝土表面凹陷部位應用FE膠填平，模板接頭等出現高度差的部位應用FE膠填補，盡量減小高度差。

5.4.2　轉角處也應用FE膠修補成光滑的圓弧，半徑不小于10mm。

5.5　粘貼

5.5.1　按設計要求的尺寸及層數裁剪碳纖維布，除非特殊要求，碳纖維布長度一般應在3m之內。

5.5.2　調配、攪拌粘貼材料FR膠(使用方法與底膠FP相同)，然后均勻涂抹于待粘貼的部位，在搭接、混凝土拐角等部位要多涂刷一些。

5.5.3　粘貼碳纖維布，在確定所粘貼部位無誤后剝去離型紙，用特制滾子反復沿纖維方向滾壓，去除氣泡，并使FR膠充分浸透碳纖維布。多層粘貼應重復上述步驟，待碳纖維布表面指觸干燥方可進行下一層的粘貼。

5.5.4　在最后一層碳纖維布的表面均勻涂抹FR膠。

5.5.5　碳纖維布沿纖維方向的搭接長度不得小于100mm，碳纖維端部固定用橫向碳纖維或粘鋼固定。

5.6　保護

　　加固后的碳纖維布表面應采取抹灰或噴防火涂料進行保護。

6　材料

　　碳纖維材料(CFRP)加固修補混凝土結構所用材料主要為碳纖維材料與粘貼用樹脂。

關于結構加固：
我搞加固設計和施工才兩年，談不上經驗豐富或權威什么的，只是和大家交流一下一些工程經驗、心得：
一.加固方法的選用：
1.碳纖維片材加固：
一般用于梁板的抗彎加固及柱的抗震加固，因為碳纖維布具有很高的抗拉強度，其強度標準值是HRB335的10倍！但當要求承載力提高幅度較大時，不宜選用此方案，因為《規范》中明確提出碳纖維加固抗彎構件時提高承載力幅度不宜超過40％；
2.粘鋼加固：
一般用于梁板抗彎、抗壓及抗拉加固。
3.增大截面法加固：
當荷載增加很大，以上方法無法滿足要求時，可采用此方案，此方法不但提高抗彎強度，還對提高截面剛度及抗震能力有很大幫助。
4.其他如托梁換柱、預應力法詳見《混凝土結構加固技術規范》CEC325：90中規定。
二.說明
1.碳纖維布的抗拉強度值雖然可達到3000MPa，但實際上，設計時必須注意《碳纖維加固規范》中第4.3.2中第三條關于碳纖維片材允許拉應變的規定，按此條規定推導，你就會發現，碳纖維布的實際抗拉強度僅為其標準值的0.667倍，即2000MPa左右。

2.粘鋼加固設計時，鋼板不宜選用過厚（規范規定2～6mm為宜），因為鋼板的合力與粘結劑產生的粘結應力不在一條直線上，它們形成一個力偶，有使鋼板產生與梁的彎曲方向相反的變形，起著剝離鋼板的作用，鋼板越厚，此作用越強。

粘鋼加固梁破壞特征及鋼板受力分析
一.破壞特征：
試驗表明，粘鋼加固梁破壞時，粘貼在梁底的鋼板可以達到屈服強度，在適筋范圍內，隨著荷載的增加，加固梁在鋼板和梁中原鋼筋屈服后因混凝土被壓碎而破壞；但也有另一種情況，梁破壞時，梁底鋼板未達到屈服強度，這是由于梁的破壞是因為鋼板端部與混凝土撕脫所致。這種破壞沒有明顯的征兆，端部鋼板突然被撕脫，致使梁中原鋼筋應力突增，很快進入強化階段而脆性破壞。
二.鋼板受力分析
1.粘結鋼板與埋在混凝土中的鋼筋相比，受力較不利，鋼板的拉力僅靠單面的粘結應力來平衡；
2.鋼板的合力與粘結劑產生的粘結應力不在一條直線上，它們形成一個力偶，有使鋼板產生與梁的彎曲方向相反的變形，起著剝離鋼板的作用；
3.粘結層處于不利的剪拉復合應力狀態下工作；
4.鋼板端部缺少與混凝土的錨固措施；
5.鋼板的應力滯后現象：鋼板在以后的受力過程中存在著應力滯后現象，因為一般是在不卸載的情況下加固，原鋼筋已有一定的應力存在，而所粘的鋼板僅在加荷載后才產生應力，因此當原鋼筋屈服時鋼板往往未屈服，而當鋼板屈服時加固梁的撓度及裂縫會發展很快。

上一條鋼結構加固
下一條高強灌漿料在結構加固修補技術中的應用

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