碳纤维布加固施工技术

碳纤维布加固施工技术（精选11篇）

碳纤维布加固施工技术 篇1

0 引言

随着公路桥梁使用年限的延长, 交通量的逐年增加, 使桥梁构造物结构表面出现不同程度的疲劳裂缝, 以及施工质量控制不严而出现的一些结构性细微裂缝, 影响到桥梁正常使用功能的发挥, 进而威胁的桥梁安全。其次, 我中心所管养的嘉安高速公路本身处于盐碱土地段, 沿线地质土质及地下水多呈碱性, 对构造物的侵蚀比较明显, 多数构造物表面出现泛白及腐蚀现象。尤其在雨季雨水对结构表面的侵蚀进一步加重, 部分构造物构件表面结晶物析出较多, 表面混凝土腐蚀剥落较为严重, 对钢筋的腐蚀更为突出。为了防止结构表面的裂缝进一步发展, 同时对已造成侵蚀的结构表面进行修复, 采用碳纤维布加固技术是比较有效的防护措施。

1 碳纤维布的特性、优点及应用范围

1.1 碳纤维布的特性

(1) 碳纤维材料具有不生锈、不腐蚀, 耐酸碱性能较强;

(2) 耐温度稳定性好, 不受高温、低温冻融循环影响;

(3) 碳纤维材料的性能较强, 与铁的比重比为1:5, 强度比为10:1;

(4) 碳纤维布有较高的抗拉能力, 抗拉强度≥3400MPa。

1.2 碳纤维布的优点

(1) 碳纤维材料自重较轻, 不会增加加固结构的荷载;

(2) 加固施工工艺简单, 施工方便快捷, 不受所加固桥梁场地及构件的外形尺寸限制, 施工所需设备较为轻便, 进出场方便;

(3) 碳纤维材料强度高, 能灵活应用到抗弯、抗剪等结构部位的加固;

(4) 耐酸碱腐蚀性能及温度变化性能好。

1.3 碳纤维布公路桥涵构造物的应用范围

(1) 桥梁梁板、墩台的结构补强, 修复部位的功能恢复;

(2) 桥梁梁板、墩台的各类细小裂缝处治;

(3) 河滩构造物结构部位防腐修复及功能补强。

2 碳纤维布施工技术要求

2.1碳纤维布应选用不大于12k (1k=1000) 的小丝束PAN基纤维, 不得使用大丝束纤维;单层碳纤维布材的单位面积纤维质量不应低于200g/m2, 也不宜高于300g/m2

2.2 桥梁加固承重结构 (构件) 用浸渍、粘贴纤维复合材料的胶黏剂的安全性能指标必须符合设计规范要求, 不得使用不饱和聚酯树脂、醇酸树脂等作为浸渍、粘贴胶黏剂

2.3 粘贴纤维复合材料用的底胶与修补胶应于浸渍、粘贴胶黏剂项匹配, 其安全性能必须符合设计规范要求

2.4 碳纤维布加固受拉构件时, 纤维方向应与构件受拉方向一致

2.5 碳纤维布加固时沿受力方向搭接长度不应小于100mm, 多层加固时, 其搭接位置应相互错开

2.6 碳纤维布进行构件加固时, 最多不宜超过3层

2.7 碳纤维布粘贴必须紧贴结构表面, 变形协调, 共同受力, 不应出现鼓包或骤起等现象

3 碳纤维布施工工序

3.1 施工流程

放设施工线→基面处理→刷抹底胶→粘贴碳纤维布→养护→涂刷碳纤维布专用漆 (封闭胶)

3.2 施工步骤

(1) 清除被加固构件表面的剥落、疏松、蜂窝、腐蚀等劣化混凝土, 露出混凝土新鲜结构层, 并用修复材料将表面修复平整;

(2) 按设计要求对构件表面的裂缝进行灌缝或封闭处理;

(3) 按设计文件进行施工范围内碳纤维布粘贴的放线工作;

(4) 将底胶按比例配制并搅拌均匀, 用短毛滚刷均匀的涂抹在粘贴位置, 静置5—7小时, 使底胶充分氧化至最佳状态, 至手触摸不粘手, 切记底胶不宜涂抹过厚, 进行下一道工序;

(5) 按比例将树脂胶均匀的涂抹于粘贴面, 开始粘贴碳纤维布, 将碳纤维布按顺序依次粘贴于工作面, 并用消泡滚反复碾压碳纤维布表面, 使碳纤维布与构件表面紧密结合, 无气泡或骤起;

(6) 粘贴完成后, 静置30—60分钟, 再在碳纤维布表面均匀的涂一层浸渍树脂, 涂抹浸渍树脂时, 不得使已粘贴好的碳纤维布卷起;

(7) 碳纤维布粘贴完成后, 养护24小时;

(8) 待树脂初期硬化后, 再在碳纤维布表面再涂刷一层碳纤维布专用漆, 颜色与原结构相同。

3.3 施工注意事项

(1) 碳纤维布加固部位基层混凝土抗压强度不低于C25。

(2) 碳纤维布施工温度应在5℃~35℃为宜, 并应符合配套树脂的施工温度;如气温低于5℃, 应使用适于低温的特殊胶种或采取其它加温措施, 如气温长时间低于5℃, 应暂停施工。

(3) 碳纤维布为导电材料, 施工时应尽量远离电气设备及电源, 尤其是高压电线和输电线路。

(4) 碳纤维材料及配套树脂的原材应密封储存, 远离火源, 避免阳光直射。

(5) 现场施工人员并应穿着工作服, 同时佩戴防护用具, 施工人员严禁现场吸烟。

3.4 检验与验收

(1) 在施工前, 应首先确认碳纤维材料以及配套的树脂类粘结材料的产品合格证、产品质量出厂检验报告, 各项性能指标应符合设计规范要求。

(2) 每道工序完成后都要进行检查验收, 做好相关的验收记录, 合格后方可进行下一道工序施工, 否则, 应进行返工处理, 并将工作面重新处理至符合本道工序要求的状态方可。

(3) 碳纤维布粘贴时, 检查搭接位置处理是否得当, 线型是否直顺, 有无扭曲现象;如多层粘贴, 搭接位置是否错开, 上下层是否粘结紧密, 否则, 应进行返工处理, 重新粘贴。

(4) 碳纤维布粘贴完成后, 再检查整体质量, 现场验收以检查评定碳纤维布与混凝土表面的粘结质量为主, 用小锤等工具轻轻敲击碳纤维布表面, 一回声来判断粘贴效果, 如碳纤维布出现空鼓现象, 应采取针管注胶方式进行补救, 如补救效果不佳, 应及时予以返工处理。最终达到符合设计规范及使用要求。

4 结束语

碳纤维布桥梁加固修补结构技术是一种新型桥梁加固技术, 可广泛应用于桥梁初期病害的防治, 能有效遏制桥梁初期病害的进一步发展, 恢复病害部位构件的技术性能, 使桥梁使用功能达到一定程度的提高。碳纤维布具有较强的比强度、比刚度, 对自然环境的温度和湿度的改变及酸碱侵蚀的适应性较强。不会因时间的久远而降低强度, 抗疲劳性好, 施工干扰少, 便于施工等优点, 在桥梁等混凝土结构加固中应用越来越广泛, 施工周期短, 加固费用较低, 且效果较好, 可以有效地防止桥梁初期病害, 延长桥梁使用寿命, 能有效降低后期桥梁养护费用, 故而是桥梁预防性养护不可或缺的一种好方法, 应积极推广应用。

参考文献

[1]CECS146:2003碳纤维材料加固混凝土结构技术规程[S].

[2]JTG/T J22—2008公路桥梁加固设计规范[S].

碳纤维布加固施工技术 篇2

通过对未施加加固手段的梁、粘贴无预应力纤维梁、粘贴有预应力纤维梁的受力性能进行对比,研究了预应力水平对梁的.抗弯性能的影响.实验结果表明:无预应力纤维对于梁的抗弯性能有提高但提高不大,预应力纤维随着预应力水平的提高对于梁的开裂荷载、屈服荷载、抗弯刚度均有大幅度提高.

作 者：郭玉峰 上官云龙 GUO Yu-feng SHANGGUAN Yun-long  作者单位：郭玉峰,GUO Yu-feng(长春工程学院土木工程学院)

上官云龙,SHANGGUAN Yun-long(吉林省交通科学研究所,长春,130012)

刊 名：长春工程学院学报（自然科学版） 英文刊名：JOURNAL OF CHANGCHUN INSTITUTE OF TECHNOLOGY(NATURAL SCIENCE EDITION) 年，卷(期)：2009 10(3) 分类号：U445.7 关键词：预应力   碳纤维   受力性能   抗弯性能  

★ 碳纤维片材加固混凝土结构技术规程

★ 我国絮凝剂的研究现状及前景展望

★ 浅述我国大气环境影响评价研究现状及展望

★ 社会分层研究的回顾与展望

★ 全面质量管理体系研究与应用论文

★ 道路桥梁施工问题与对策研究论文

★ 我国金融结构与经济发展关系研究

★ 第二语言阅读策略研究30年:回顾与展望

★ 我国沙尘天气研究的进展与展望

碳纤维布加固施工技术 篇3

碳纤维布材高弹性模量，拉伸强度高，优良的耐疲劳性，耐酸性高，耐腐蚀，薄，容易重叠，柔软的，适用于各种形状的部件。与碳纤维片材的结构结合使用的材料和支承胶牢固地键合在一起形成一个完整的结构作为一个整体，共用原有的结构载荷。目前，FRP材料碳纤维占市场的比例最多。

碳纤维布加固的特点

碳纤维复合材料的纤维方向可分为两种类型的单向和双向，其中的应用程序，单向布为主。碳纤维具有高的强度重量比和刚度比（重量），耐疲劳性和高的耐久性，耐腐蚀，低的热膨胀系数。

碳纤维布加固修复混凝土结构的配套技术是碳纤维粘合剂树脂的使用将被粘贴于混凝土表面，起到结构补强和抗震加固的作用。适用于混凝土结构，钢结构，木结构表面，海滩用于建设隧道钢筋锈蚀的烟囱结构，甲板、码头、桥梁、结构强度不足的加固，梁、柱、楼板结构钢筋混凝土或砖墙加固，以增加强度，使用负载的增加，改变建筑物使用功能，结构，系统加固，抑制裂纹扩展，钢筋锈蚀，老化的材料补强加固，如抗震加固要求。碳纤维复合材料具有以下特性：1. 碳纤维具有优良的物理和机械性能，拉伸强度高于普通钢材，弹性模量和钢接近，非常适合于钢筋混凝土，钢筋维修，而且还具有良好的耐久性和耐腐蚀性；2. 没有定期维护和混凝土的保护作用的内部结构，可以实现增强的补丁双重目的；3. 在粘贴钢板是很难做到的是100%有效并粘贴，同时，因为软的膏状的特性，即使在碳纤维的部分表面气泡也可以很容易地用注射器注射方法粘合剂空气赶跑； 4. 无湿作业，没有大型施工设备，无需现场固定设施。碳纤维复合材料，可任意切割，施工简单，工期短； 5. 可以提高柱延性抗震能力2-4倍，提高梁，板弯曲能力30-100%，并加强梁，柱的剪切能力30%至80%，提高柱，墙承载力20-50%。按照现有技术中的钢筋，只需要使用碳纤维复合材料的结构粘合剂与特殊粘贴到混凝土表面即可。因此，它的超过其他加固技术广泛的应用价值。

显而易见传统的混凝土结构加固技术与碳纤维布相比，碳纤维布加固法物理力学性能等优越性非常的明显。

工程案例

1. 工程概况 某工程为框架柱补强工程。该建筑为框架结构，经检测，该建筑物部分框架柱混凝土强度不满足设计要求，需要对混凝土强度不足的框架柱进行补强处理。

根据某建筑设计咨询有限责任公司提供《授权委托书 回复》的内容进行框架柱加固。

2. 设计依据 （1）《混凝土结构加固技术规范》（GB50326-2006）；（2）《碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程》（CECS146-2003）；（3）关于该工程授权委托书回复（某建筑设计咨询有限责任公司） ；（4）检测报告（***号）；（5）原建筑物设计图纸。

3. 加固的方法和原则，补强方法：环向粘贴纤维布加固。 2，钢筋范围：3.300m的标高以下本地框架柱，3.300m—6.600m标高部分框架柱，6.600m—9.900m标高局部框架柱。3，加固原理：环向粘贴碳纤维箍加固框架柱，旨在改善柱轴向抗压强度，剪切强度和抵抗变形的能力。因此，补偿缺乏强度混凝土框架柱框架柱造成的性能下降，从而使框架柱满足要求。

4. 材料要求 （1）碳纤维布采用高强度I级300g碳纤维布；（2）碳纤维胶粘剂采用与碳纤维布匹配的A级胶；（3）水泥强度等级不低于42.5级。

5. 施工要求 （1）○1在混凝土表面剥落、蜂窝、腐蚀等劣化现象的部位，应除去大面积的劣质层，后剔除应用田修平胶进行修补；○2对于裂缝网站，田修平胶密封处理；○3应用的混凝土表面，如果填充凹陷区域田修平胶补丁；○4用混凝土磨光机，砂轮（砂纸）和其他工具，除去混凝土表面的浮浆，油污等杂质，元件基面的混凝土以打磨光滑，特别是凸出部分的表面被抛光，角粘贴倒角打磨成圆弧状（半径为20mm）；○5败类混凝土表面的清洁和干燥。（2）在准备通过混合这两种成分的底漆底漆比例将容易刷胶水均匀涂抹于混凝土表面，其厚度为0.4mm以上，并不得泄露或流动刷，气泡，等胶固化，再接下来的过程。（3）贴布 ○1根据碳纤维复合材料的设计要求切割成一定的尺寸；○2制备，碳纤维粘合剂混合，然后用均匀地贴在现场，在一圈，角落的位置，适当应用一些。○3用特别平滑辊或刮板在碳纤维复合材料的表面在同一方向反复轧制或刮胶渗出CFRP材料的外表面，以去除气泡，使碳纤维的塑料材料的充分浸润。重复上面的步骤，应该是多层粘贴，要适当的纤维表面触摸干燥后再进行下一层碳纤维布的粘贴。（4）碳纤维表面保护的碳纤维粘贴完成后，其表面应涂面和胶水粘，撒砂待表面凝固后刷素水泥浆做为保护层。

6. 工程验收 （1）工程验收必须有碳纤维塑料材料制造商及配套材料提供检验证书。（2）每道工序结束后，应根据工艺要求进行测试，做相关的检查记录，如出现质量问题，应立即返工。（3）结束后的施工现场检查，以评定碳纤维布与混凝土之间的粘结质量为主，用锤子和其他工具碳纤维布表面轻轻拍打，以确定粘接回声效果，如空鼓膏现象不密实，注塑针应采取补救方式，如果面积小于90%，则键被判定为无效，需要重新建造。（4）如建设单位的特殊要求，然后将其粘贴优质碳素纤维现场检查。

7. 其他说明：（1）除注明外，设计图中所标注的尺寸均以毫米计，以标高为相对标高。（2）加固施工前应测量放样，若与图中不符，则以现场实测为准。（3）施工队伍要求，加固工程由具有结构补强特种工程专业承包资质的单位进行施工。（4）加固施工过程中，若发现原结构或相关工程隐蔽部位有未预计的损伤或严重缺陷时，应立即停止施工，并会同业主、监理、设计等有关单位采取有效措施进行处理后再继续施工。

结语

总之，应用碳纤维加固，应充分考虑纤维排列，合理的材料连接，连接尺寸，连接位置粘合材料性能的方向。特别是在施工过程中的质量控制程序，必须进行按照正常施工，否则会影响加固效果。

碳纤维布加固体系构造及施工工艺 篇4

关键词：碳纤维布加固体系,施工工艺,质量检查

我国现有的许多旧桥梁多建于二十世纪六七十年代,随着我国经济的快速发展,车流量逐渐增大,再加上自然灾害的侵袭以及桥梁自身强度的衰减,造成桥梁损伤和局部破坏,导致桥梁长期频繁地处于超负荷运行状态。因此,对旧桥梁进行加固,结合加固进行拓宽处理,对恢复和提高旧桥的承载能力及通行能力,延长桥梁的使用寿命,以满足现代化交通运输的需要,势在必行。

碳纤维加固混凝土是指在混凝土构件表面粘贴碳纤维材料,使碳纤维与混凝土牢固地粘结在一起并共同作用,达到结构加固、提高结构承载力和抗震性能、修补构件缺陷的目的,碳纤维加固混凝土结构技术是目前国内正在大力推广的一种结构加固新技术。碳纤维加固与其他加固方法相比具有明显的技术优势,主要体现在耐腐蚀、比强度高、几乎不增加构件的重量及体积、适用面广、便于施工。

1 工程概况

潭江桥由新旧两座桥组成,旧桥为3孔25 m双曲拱桥,1977年建成通车;新桥为3孔净跨径为26.80 m的刚架拱桥,1991年建成通车。

该刚架拱桥在长期荷载作用下,其主拱圈、拱顶、拱脚无裂缝出现,但上弦杆和立柱存在局部破损现象。大部分上弦杆与内弦杆出现2条～4条裂缝,裂缝长度沿弦杆全高,缝宽0.1 mm～0.2 mm,处理方法为:在梁底面、侧面贴两层碳纤维布;1号墩顶,3号,4号立柱表面剥落严重,钢筋锈蚀,处理方法为:清理锈蚀钢筋,松脱混凝土用环氧树脂砂浆修补,再贴两层玻璃纤维布。

2 碳纤维布材料

碳纤维布主要以碳纤维丝为原料编织而成,根据碳纤维丝编织方向分为单向和双向两种,其主要性能指标见表1。

3 施工工艺

3.1 被加固混凝土表面处理

1)钢筋露出部位需做防锈处理,涂两道底漆、两道面漆。

2)裂缝修补。

如裂缝在5 mm以上,采用高强水泥砂浆灌注,裂缝宽度大于0.2 mm小于5 mm,采用专用化学裂缝灌注胶灌注裂缝,以低压慢注射为主,固化后打磨修饰平坦,裂缝宽度小于0.2 mm,采用封胶表面封闭。

3)断面修补,被粘结混凝土面如有缺陷、空洞或蜂窝麻面,应使用修补胶修补。

4)表面污垢和碳化处理,处理成平坦规整、无松动、无脆弱碎块及无污物的表面,以盘式打磨机、喷砂、高压水冲洗等方法,不可因研磨产生尖锐的端部及棱角,油渍类污物用中性洗涤剂脱脂,用高压气枪消除灰尘,粘结碳纤维布前混凝土表面必须充分干燥。

5)修角加工,为防止内凹角,碳纤维布在粘结时容易剥离或扯起,可采用修补胶修补成圆角,圆角半径R>20 mm;对于菱形柱或有尖锐凸角的结构,在尖角处的纤维有较大的应力集中,容易使碳纤维折断,因此必须进行处理,可用研磨机将棱角修饰成半径R>20 mm的弧形。用修补胶做表面修饰,用弧形量具检测,保证修饰角半径R>20 mm(特种结构按相关规范要求,而日本公路建筑要求R=50 mm,住宅建筑要求R=30 mm)。

3.2 涂刷基底树脂

1)按产品使用说明的规定将A,B两组充分搅拌后,用滚筒刷将基底树脂均匀喷涂于混凝土表面。

2)使用底胶的目的在于加强混凝土与纤维布或修补胶之间的粘结性,底胶能够浸入混凝土,增加混凝土的表面强度。

3)环境温度、湿度和混凝土表面的干燥程度影响底胶粘结性能,施工环境温度不低于5 ℃,湿度应不高于85%,混凝土表面含水量应在10%以下的干燥情况。

4)一次配胶量不宜过多,一般情况配置好后在45 min～60 min内用完;胶的搅拌采用低速机械搅拌,搅拌时可能发热,搅拌时间不宜过长,以3 min为宜。

5)涂胶采用滚轮毛刷均匀涂敷,涂敷量由底胶的品种和混凝土表面的情况而定,底胶的浓度较低,一般用量标准为0.25 kg/m2～0.3 kg/m2;底胶应涂敷1道～2道,如混凝土碳化严重,浸透量大时,需增加涂敷次数。以指触确认干燥后,再继续下道工序(通常需要1 d时间养护)。

3.3 浸渍胶涂底

1)涂敷浸渍胶的目的是使混凝土与纤维布粘结。

施工注意事项:必须使浸渍胶充分浸透,采用专用滚轮单向滚压纤维布,起拱部位和角落部分容易产生空气滞留,使用专用带齿除泡滚筒除去滞留空气。

2)固化时间。

每次胶的混合量应以在施工时间内可涂布面积计算,搅拌必须充分,混合容器的底角部分难搅拌处应特别注意。

3)涂敷应均匀,涂敷胶量以碳纤维布为标准,胶不宜过多,多余胶用专用设备挤压出来。涂敷量视混凝土表面状况和纤维规格不同而不同,一般一层用量为0.5 kg/m2～0.7 kg/m2。

3.4 粘贴碳纤维布

1)粘贴碳纤维布的目的是对工程结构的补强加固。施工注意事项:必须确定受力方向,纤维粘贴方向与受力方向一致,纤维布一定要铺设平整,不能褶皱,不能弯曲,浸渍胶必须用专用滚压轮滚压浸透,并排除气泡。

2)裁剪尺寸须包含纵横向重叠部分,剪裁下来的碳纤维布不能折叠,粘贴前必须卷滚在半径R≥80 mm的圆滚上,以免折损;裁剪好的纤维布,若当天用不完,应放置在无尘、干燥、无日光直射处密封保管。

3)纤维布必须沿定位线粘贴,多层粘贴应逐层进行,必须待第一层固化后再粘贴第二层,不得一次粘贴多层碳纤维布;在一处粘贴多块碳纤维布,应先粘贴中心的一块,然后向两边扩展;碳纤维布在外凸角粘贴时,不要让纤维布受损伤;在内凹角粘贴时,采用半径相同的橡皮滚轮,挤压凹角,以免扯离边使凹角处纤维扯起,滚压时沿受力方向滚压,不要往返用力。

4)纤维搭接长度。

在纤维方向一般规定为100 mm;与纤维垂直方向两块之间无需搭接;在粘贴的纤维布面积中间,若有开口或设备、铁板等阻挡时,纤维布的剪裁应事先计划,并对这些削弱的部位做好补强准备。

4 养护

室外施工时为不使雨水、砂、灰尘附着在纤维布上,须用塑料布养护,纤维布贴上后,用塑料布覆盖24 h以上进行养护。平均温度10 ℃以下,初期固化时间约2 d;平均温度10 ℃～20 ℃,初期固化时间约1 d～2 d;平均温度在20 ℃以上;初期固化约1 d。完全固化要求时间较长,一般固化80%以上就可以受力,平均温度在20 ℃以上时需固化7 d,平均温度在10 ℃时需固化14 d才能受力使用。

5 碳纤维加固施工质量检查

5.1 施工前材质检查

1)碳纤维的拉伸强度、弹性模量、断裂延伸率。

2)结构胶本身拉伸强度、正拉粘结强度、耐老化性能。

3)检查频率,每2 000 m2检测一次,每施工一次做一次检测。

4)检测标准遵循相关规范规定。

5.2 施工中工程质量检查

1)施工环境。

气温在5 ℃以下、相对湿度RH>85%、混凝土表面含水率在8%以上、有结露的可能时,无有效措施不得施工。

2)现场拉拔试验。

在作业面未涂底胶前,应用现场专用拉拔试验机检测混凝土本身的正拉强度。其检查标准为拉拔结果破坏面必须为混凝土破坏,并记录实测破坏强度值,以作为完工后材质优劣之判别。每一施工工程检测三组,每组三个试点。

5.3 完工后的工程质量检查

1)有无间隙、缺胶区和纤维弯曲区。

2)完工后3 d,以金属轻击判别是否有空孔或含浸胶不良现象,若含浸胶不良面积达施工作业面积的2/3以上,则全部拆除,重新粘贴。

5.4 肖氏硬度测试

1)在全部作业范围内,完工3 d后肖氏硬度值达70以上视为合格。

2)硬度值小于70大于50,应挑选局部区域切开检查纤维含浸胶状况,若纤维含浸胶不良达到检查区域业面积的2/3以上,则该区域须全部拆除重新粘贴;若纤维含浸胶不良在检查区域业面积的2/3以下,则以个别区域分别切开局部重新粘贴。

3)若硬度值不大于50,则视为不合格区域,必须拆除重新粘贴。

6 结语

文中结合工程施工实际情况,较为系统地归纳总结了碳纤维布加固体系构造、施工工艺以及施工质量控制措施,为以后碳纤维布加固施工提供借鉴和参考。同时对于预应力碳纤维加固混凝土结构的研究和应用还需进一步加强。

参考文献

[1]黄民元.体外预应力结构技术及工程应用[J].长沙交通学院学报,2005,21(4):17-20.

[2]傅荣华.碳纤维布加固施工工艺及质量控制[J].公路,2004(11):137-140.

[3]飞渭,江世永,曾祥蓉.后勤工程学院学报[J].2006(4):12-16.

碳纤维布加固施工技术 篇5

B.1 使用范围

B.1.1 本方法适用于碳纤维片材加固混凝土结构施工质量的现场检验。

B.2 试验设备和试样

B.2.1 粘结强度检测仪。

对粘结强度检测仪的要求，可参照现行行业标准《数显式粘结强度检测仪》JG3056的规定。粘结强度检测仪应每年检定一次，发现异常时应随时维修、检定。

B2.2 取样规则。

现场检验应在已完成碳纤维片材粘贴加固的结构表面上进行。按实际粘贴碳纤维片材的加固结构表面面积计，500O以下工程取一组试样，500O至1000O工程取两组试样，1000O以上工程每1000O取两组试样。试样应由检验人员随机抽取，试样间距不得小于500mm。

B2.3 现场试样制备。

1. 表面处理：被测部位的加固表面应清除污渍并保持干燥。

2. 切割预切缝：从加固表面向混凝土基体内部切割预切缝，切入混凝土深度2~3mm，宽

度1~2mm。预切缝形状为直径40mm的圆形。

3. 粘贴钢标准块：采用取样粘结剂粘贴直径为40mm的圆形钢标准块（图B.2.3）。取样粘

结剂的正拉粘结强度应大于碳纤维片材粘贴树脂的正拉粘结强度。钢标准块粘贴后应及时固定。

图B.2.3 碳纤维片材粘结质量现场检验示意

B.3 试验步骤

B.3.1 按照粘结强度检测仪生产厂提供的使用说明书，连接钢标准块。

B.3.2 以1500~N/min匀速加载，记录破坏时的荷载值，并观察破坏形态。

B.4 试验结果

B.4.1 强度计算。

正拉粘结强度应按下式计算：

f=P/A (B.4.1) 式中 f ――正拉粘结强度，Mpa；

P ――试样破坏时的荷载值，N；

2 A ――钢标准块的粘结面面积，mm。

B.4.2 破坏形式。

1. 混凝土破坏：混凝土试块破坏，以Af表示。

2. 层间破坏：树脂与混凝土间复合涂层界面破坏，以Bf表示。

3. 碳纤维片材破坏：碳纤维片材内部破坏，Cf表示。

4. 粘结失效：碳纤维片材与钢标准块之间破坏，以Df表示。

B.4.3 试验结果的表示。

每组取3个被测试样，以算术平均值作为该组正拉粘结强度的试验结果。

试验结果应包括破坏形式、3个试样的正拉粘结强度值和该组正拉粘结强度的试验平均值。

B.4.4 按照下列判据对施工质量进行判定：

1. 破坏形式为Af时，施工质量判定为合格；

2. 破坏形式为Bf、Cf、Df时，如满足每组试样的正拉粘结强度试验平均值不小于2.5 Mpa，

且其中单个试样的正拉粘结强度最小值不小于2.25 Mpa的要求，施工质量判定为合格；

3. 破坏形式为Bf、Cf，如不能满足每组试样的正拉粘结强度试验平均值不小于2.5 Mpa，

且其中单个试样的正拉粘结强度最小值不小于2.25 Mpa的要求，施工质量判定为不合格，或根据实际工程情况加大样本数量重新检验。；

4. 破坏形式为Df时，如不能满足每组试样的正拉粘结强度试验平均值不小于2.5 Mpa，且

其中单个试样的正拉粘结强度最小值不小于2.25 Mpa的要求，应重新制备试样和检验。

B.4.5 试验报告应包括下列内容：

（1） 建设单位、委托单位、施工单位和检验单位的名称；

（2） 制备试样的工艺术条件；

（3） 工程名称、取样部位、试样的数量和编号；

（4） 试验时环境的温度、湿度；

（5） 粘结强度检测仪的型号、量程、加载速度；

（6） 试样的破坏荷载值、破坏形式、粘结强度及其平均误差；

（7） 试验中出现的偏差和异常现象；

（8） 试验日期、试验人员。

本规程用词说明

一、为便于在执行本规程条文时区别对待，对要求严格程度不同的用词说明

如下：

1. 表示很严格，非这样做不可的：

正面词采用“必须”；

反面词采用“严禁”。

2. 表示严格，在正常情况下均应这样做的：

正面词采用“应”；

反面词采用“不应”或“不得”。

3. 表示允许稍有选择，在条件许可时首先应这样做的：

正面词采用“宜”；

反面词采用“不宜”。

表示有选择，在一定条件下可以这样做的，采用“可”。

二、条文中指明应按其它有关标准的规定执行时，写法为“应符合??的规定”或

“应按??执行”。非必须按所指定的标准执行时，写法为“可参照??执行”。

碳纤维布加固施工技术 篇6

关键词：碳纤维加固技术；建筑工程

中图分类号：TU746.3 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）24-0058-02

碳纤维加固技术在我国虽然起步比较晚，但发展迅速，它被广泛应用在各个领域，尤其是建筑工程中。在建筑物原有混凝土结构经过较长的年限以后，钢筋的锈蚀、混凝土的风化等都会使得建筑物的材料强度降低，需要进行加固与改造，碳纤维补强加固混凝土结构技术作为一种技术含量高的建筑补强加固方法，有着很强的实用性和推广性，为社会经济效益的增长发挥了其应有的作用与功能。

1 碳纤维加固技术概述

1.1 碳纤维加固的原理和适用范围

碳纤维加固技术是一种新型的加固修补的技术方法，主要原理是利用树脂类粘结材料于混凝土表面和构件受力部位粘贴碳纤维布和碳纤维板，达到对结构加固的作用。

由于碳纤维加固技术所用的碳纤维材料是无机高分子纤维，拥有很高的耐水性，不易受到化学腐蚀，即便长时间浸泡在10%的硫酸和氢氧化钙溶液里，耐强度也不会降低，因此，适合用于建筑工程中大多数结构物的加固修补，如梁柱构件的抗剪加固、砌体的抗震加固、承载力不足加固、楼宇增层加固、楼面荷载增大加固、楼板开裂加固等等。

1.2 碳纤维加固技术的优越性

1.2.1 强效性

由于碳纤维的材料特点，使得碳纤维布比普通钢板强10倍，抗拉强度与弹性模量都远远优于普通钢板。

1.2.2 性能优越

碳纤维材料加固混凝土结构经过实验证明有着良好的耐久性及耐腐蚀性，可以使建筑工程的结构物在加固修补后能够抵御来自于盐、酸、碱方面的侵蚀。

1.2.3 施工便捷、高效性

碳纤维加固技术原理相素，操作便捷，不需要使用大型的施工机构和周转材料，对施工场地要求不高，不需要湿作业，使用碳纤维加固技术的工效是钢板加固技术的4～8倍。

1.2.4 质量高，工期短，适用面

碳纤维材料的柔性，决定了被加固的结构能够100%的有效粘贴率，即便表面不平整，也能够有完美的粘贴，大大强于钢板的粘贴率，有时候还可以在生产和设施正常运营的条件下施工，避免停产、停运等情况的发生，在保证质量的前提下，缩短工期，因此，碳纤维加固技术由其操作的简易性、原理的科学性被适用于各个领域。

2 碳纤维加固技术在建筑工程中施工的应用

2.1 施工准备

在施工前，首先应该按严格按照施工设计准备好施工材料，比如底胶的主要配制材料、粘着胶的配制材料、专用滚筒、刮板、角向磨光机、剪刀等各辅助工具；其次要按照安全规程以及施工要求搭设脚手架，高度以适合施工为前提，保证施工过程的安全高效。

2.2 施工工艺

2.2.1 卸 荷

为了保证加固构件不受影响，要在一般工艺之前卸掉与加固无关的构件，因此，卸荷是所有工艺的第一步。

2.2.2 基底处理

基底处理主要包括以下4个方面：①对混凝土表层出现的剥落、空鼓、蜂窝以及腐蚀劣化现象的部位，應当予以凿除，如果面积较大，还应该用环氧砂进浆进行修复。②全封闭处理裂缝部位。③要用混凝土角磨机、砂纸除去混凝土表面的污物，构件的基本面要平整，如果有凸凹，则必须要打磨，转角处要打磨成圆弧状（R≥20 mm）。④对混凝土表面应用风吹机吹扫，使其干净干燥。

2.2.3 涂底胶

涂底胶的步骤为：①底胶运用PF胶。主剂与固化剂的比例为3？誜1置于容器中，必须精确测量，根据现场实际气温决定用量，并且严格控制使用时间，用电动搅拌器均匀搅拌，一般在1 h内用完。②在混凝土表现用滚筒刷均匀涂刷好底胶，在6～24 h固化后进行一下道工序。

2.2.4 找 平

在混凝土表面和模板接头等不平整的部位，用PE胶填平，注意转角处的圆弧，按要求用PE胶修补平滑。

2.2.5 粘 贴

粘贴是比较重要的一道工序，首先要按要求裁剪碳纤维布，调配搅拌粘贴材料粘贴剂，方法与底胶的调配与搅拌一样，把粘贴剂均匀涂抹于待粘贴部位，可以用特制的滚子反复滚压，注意要沿着纤维的方向。粘贴碳纤维布，不应该有气泡，涂刷厚度要比底胶稍厚，使粘结胶充分浸透碳纤维布，并且用刮板刮涂碳纤维布表面粘结胶，使之均匀。一般粘贴采用多层粘贴，待碳纤维布表面指触干燥后，再进行下一层的粘贴，重复上述步骤。在最后一层碳纤维布的表面要均匀地涂抹FR胶，碳纤维布沿纤维方向的搭接长度要大于100 mm，横向碳纤维或粘钢固定碳纤维端部。

2.2.6 保 护

保护是碳纤维加固技术的最后一道工艺，加固后，碳纤维布表面应采用抹灰或者喷防火涂料进行保护。

3 碳纤维加固技术在建筑工程中的要点

①在碳纤维加固技术在建筑工程应用中，应该首先对工程有一个整体认识，在对实际建筑结构物加固的位置及材料进行周到细致的规划，设计好图纸，所有的程序及材料都要符合国家标准。

②在施工前，应当严格控制好碳纤维加固材料的质量，对隐蔽工程的检验与验收要按规定进行，对不符合质量要求的各项指标或者工程必须要采取补救措施，甚至强令返工。

③严格控制碳纤维加固技术在建筑工程中的各项数据要求。碳纤维片材的实际粘贴面积不应小于设计面积，位置偏差不应大于10 mm，碳纤维片材与混凝土之间的粘贴质量要严格检查，用小锤轻轻敲击或者手压碳纤维片材表面。在碳纤维加固粘贴中，总体效粘贴面积不应当低于95%，如果碳纤维布的空鼓面积不足于100 cm2，可以用针管注胶的方式进行修补，如果空鼓面积大于100 cm2，可以将空鼓处的碳纤维片材切除，重新搭接贴上等厚的碳纤维片材，搭接的宽度不应小于100 m。粘贴表面要按要求处理，胶配比严格按照比配的规定，搅拌均匀。

④碳纤维布的构造必须要按照国家标准对混凝土结构加固的有关规定，对施工现场的温度进行有效的控制，用胶前应把温度预热至30 ？觷～50 ？觷之间，施工现场温度不能低于0 ？觷。冬季温度较低，在搅拌底胶及粘着胶时，应当有意识地延长搅拌的时间，可采用碘钨灯、电炉或者水浴等措施使温度升高。

⑤虽然碳纤维加固技术中结构胶无毒，但是未固化前，有些材料对人体的皮肤及眼睛有刺激性，因此，作业人员在施工中应当做好防护，着工作服、戴安全帽及手套等，以避免不必要的生产安全的负面影响，施工场所应适当通风。

4 结 语

近年来，人们对建筑物的结构安全、使用性能和耐久性能等的要求不断提高，对现有建筑的加固就越来越受到业界的重视，很多因素，例如环境、气候、污染等方面的影响，使建筑物的结构物发生了腐蚀陈旧老化等现象，因此，必须要采取有效的科学的方式对这些建筑进行必要的修补和加固，由于碳纤维材料自身的优势和特点，使其成了建筑专业研究的热点，随着碳纤维加固技术在越来越多的领域的应用，业界专业人士看到了更广阔的前景。

参考文献：

[1] 薛晓刚.碳纤维加固技术在建筑工程中的应用研究[J].工程技术，2012，（6）.

[2] 吴平.碳纤维加固技术及在工程中的应用[J].江西建材，2014，（5）.

碳纤维布加固施工技术 篇7

1 工程概况

张家磨大桥位于甘肃省漳县境内的县道X447线K52+720处,该桥上部结构为钢筋混凝土板桥,下部构造是多柱式桥墩,桥梁总长为72.6m、宽度为6.9m,由于长期超负荷运营,出现了以下主要病害:

(1)桥墩顶部出现裂缝。

(2)第1孔和第9孔板底及板侧面出现裂缝,缝宽0.2mm。

(3)第2孔至第8孔板底出现网状裂缝。

(4)桥面板混凝土出现横向裂缝。

2 加固原理

碳纤维为极细纤维,其单位轻度直径极小,借助环氧树脂结合成一体后,具有很高的抗拉轻度,用于桥梁加固具有优良的力学性能,其抗拉轻度为普通钢材的10倍。但是,碳纤维材料织成碳纤维布后,其中的各种碳纤维丝很难以完全共同工作,在承受较低的荷载时,一部分应力水平较高的碳纤维丝首先达到其抗拉强度并退出工作状态,以此类推,各碳纤维丝逐渐断裂,直至整体破坏,而使用粘结剂后,各碳纤维丝能很好地工作,大大提高碳纤维布的抗拉强度,故碳纤维加固首先必须使碳纤维布中的碳纤维丝共同工作。因此,粘结剂对碳纤维布的加固起着关键的作用,它既确保各碳纤维丝共同工作,同时又确保碳纤维布结构共同工作,从而达到加固的目的。

3 施工工艺

3.1 施工准备

拟定施工方案和施工计划,应对所使用的碳纤维片材、配套树脂、机具等做好施工前的准备工作。

3.2 表面处理

(1)清除被加固构件表面的破落、疏松蜂窝、腐蚀等杂质,直至完全露出混凝土结构层,并用修补材料将混凝土表面凹凸部位修复平整。

(2)对裂缝进行灌缝或封闭处理。

(3)将混凝土的表面用混凝土磨光机处理整平,除去表面松散物、尘埃、油脂等杂物,直至完全露出结构新面,表面平整度应达到5mm/m。转角粘贴处要进行倒角处理并打磨成圆弧状,且圆弧半径不应小于20mm。

(4)用吹风机或吸尘器将混凝土表面清理干净并保持干燥。

(5)用脱脂棉沾丙酮擦拭混凝土表面,若有漏水现象要做止水、导水等处理。

3.3 涂底层环氧树脂胶

(1)按照规定配合比将底层树脂准备好,将固化剂倒入树脂。注意必须将全部固化剂倒入树脂中,最好是用一台电动搅拌器进行搅拌,以使用固化剂和树脂充分混合,以至达到均匀,没有色差分层为止。

(2)底层树脂应用一次性软毛刷均匀涂刷在已用丙酮擦净的混凝土表面,不得漏刷、有气泡,胶量必须充足饱满,调好的树脂应在规定的时间内用完。

3.4 粘贴碳纤维布

(1)施放作业边界线。

(2)按比例将底层树脂进行拌合均匀后,用短毛刷均匀涂抹于工作面上。

(3)将碳纤维布按顺序依次粘贴于工作面,并用消泡滚反复滚压碳纤维布表面,使碳纤维布与工作面紧密结合,至没有气泡存在为止。

(4)静置30~60分钟,在碳纤维布表面均匀涂一层浸渍树脂。涂抹浸渍树脂时,不得使粘贴的碳纤维布卷起。

(5)碳纤维布在粘贴后,养护24小时,不宜使碳纤维布受潮、受震,也不得受荷载直接冲撞碳纤维布表面。

(6)待树脂初期硬化后,再进行下一道工序。

4 施工中应注意的事项

(1)施工宜在5℃以上环境温度条件下进行,并应符合配套树脂的施工使用温度。

(2)在表面处理和粘贴碳纤维布前,应按照加固设计放线定位。

(3)按比例准确配制好底胶并搅拌均匀,注意一次调和量在可使用时间内用完,超过时间的绝对不能使用,以确保粘结质量,底胶硬化后,在表面有凹起部分时,要用磨光机或砂纸磨平。

(4)使用中应避免碳纤维布附着灰尘、弯折、扭曲。

(5)纵向搭接时长度不能小于100mm。粘贴搭接时长度不能小于10mm。

(6)粘贴碳纤维布时要从中间向两侧进行粘贴,可避免施工时产生气泡影响加固效果。

(7)具体粘贴层数要通过计算确定,考虑到各层的共同工作系数,抗疲劳的能力和避免脆性破坏,一般不宜超过5层。

(8)单层优于多层,窄幅优于宽幅。

(9)碳纤维布拍套树脂的原料应密封储存、避免阳光直射,远离火源。

(10)碳纤维布为导电材料,施工时应注意用电安全。

5结语

粘贴碳纤维布结构加固桥梁技术是一种新材料、新工艺、新型的加固技术、采用碳纤维布加固桥梁,解决了工程急需的技术难题,通过加固工程实践证明,达到了安全可靠,经济、使用的目的,所以,粘贴碳纤维布已在桥梁混凝土结构修复加固工程中得到广泛的应用。

摘要：近年来,粘贴碳纤维布加固桥梁混凝土结构的研究及其应用在我国得到了飞速的发展和广泛应用,它利用混凝土具有很强的渗透性和足够粘结强度的环氧树脂,将碳纤维布粘贴于混凝土表面,达到对结构加固的目的。碳纤维布具有高强高效、自重轻、厚度薄、高耐久性、施工简便、抗腐蚀、抗疲劳、抗老化、施工周期短等性能。本文结合工程实例论述了粘贴碳纤维布在桥梁加固工程中的应用。

碳纤维布加固施工技术 篇8

碳纤维布用于砌体加固技术是一项通过在承重墙体上粘贴碳纤维布, 利用碳纤维所具有的强大抗拉强度来防止墙体因受剪而产生裂缝、破坏、倒塌的一种新技术。该技术具有施工简便、工期短、占用空间小, 无需另外加固基础等特点, 克服了传统抗震加固技术施工周期长的缺点, 适用于学校利用假期完成对砖混结构建筑的抗震加固, 在我国具有广阔的应用前景。

但是, 对于自身强度较低的砌体结构, 存在与碳纤维布的粘结不牢而不能充分发挥碳纤维布材料强度的缺点。两者难以协同工作, 影响了碳纤维加固砌体结构技术在实际工程中的使用, 目前在我国还处于试验研究及探索应用阶段[1~6]。为提高碳纤维布与墙体表面的粘结效果, 北京筑福抗震技术有限公司提出采用横竖向及斜向网格方式粘贴碳纤维布, 使用碳纤维销钉穿过墙体来锚固碳纤维布。经过武汉理工大学试验研究及建设部科技发展促进中心专家的技术论证, 结果表明该技术锚固效果较好, 发现结构的抗震承载力明显提高;具有一定的创新性, 可以在实际工程中试用。筑福公司据此编制了企业标准, 并选定了某小学教学楼作为技术试点应用工程。本文即是以该小学教学楼改造工程为例, 介绍了这一技术的具体应用。

2 技术概述

碳纤维布用于砌体结构加固技术利用碳纤维布作为加固材料, 通过横竖、斜向和混合交叉方式双面粘贴于砖混结构墙体, 从而在墙体表面形成网格状分布 (如图1) 。该技术关键之处是使用了碳纤维销钉。碳纤维销钉是用碳纤维布卷制成小卷形, 直径6mm~8mm, 长为h+400mm, 其中h为砌体墙厚, 将钉体中间h长段用浸透固化形成硬棒, 两端各200mm长用塑料布封紧 (防止粘胶进入) 。销钉制作完成以后, 在粘贴好碳纤维布的砌体表面钻孔, 孔直径为12 mm~15mm, 钻孔后将销钉置入孔中, 并在孔中注入环氧树脂结构胶, 保证销钉与砌体粘接在一起。将墙面两侧外露200mm长的销钉塑料套去掉, 把碳纤维丝展成扇形, 粘贴在碳纤维布上, 再在其上覆盖一块250mm×250mm的涂胶碳纤维布, 即完成了碳纤维布及销钉的布置 (如图2) 。

试验表明, 使用该技术加固后的砖墙在56.9%的贴布率情况下极限承载力可提高51.9%, 并且可防止墙体在大震时局部出现倒塌现象, 具有创新性。但是在实际工程中为安全起见, 经该技术加固后的墙体承载力最大提高值暂取20%。

3 工程概况

该小学教学楼 (平面如图3示) 位于北京市西部, 工程主体为四层砖混结构, 1991年建造, 一直作为学校教学楼使用至今。本工程建筑面积3478m2, 层高3.6m, 建筑总高度14.90m, 建筑结构的安全等级为二级, 建筑场地为二类, 基础类型为条形。该工程按1989年抗震设计规范设计, 按业主要求, 该建筑后续使用年限为30年, 抗震设防烈度为8度, 乙类建筑, 抗震措施按9度设防考虑。

经对鉴定房屋主要建筑材料强度现场检测, 依据目前设计规范及材料达到的实际指标, 对建筑物的所有抗震构件进行建模分析, 对抗震验算结果表明, 1至4层部分墙段中抗力与效应比小于1 (如图4所示) , 需要进行抗震加固。

为安全考虑, 本工程加固采用碳纤维技术和传统混凝土板墙加固技术相结合的办法。对抗震验算中抗力与效应比小于1而大于0.84的墙段用碳纤维布加固;对抗力与效应比小于0.84的墙段采用混凝土板墙加固。经计算, 本工程中70%的需加固墙段可以使用碳纤维布加固技术。

4 加固计算

本技术中采用增强系数法进行加固核算:即在原墙肢抗震承载力的基础上乘以粘贴碳纤维布的增强系数ηPE, 此时承载力效应比值使用下式表示:

式中:KE—加固后抗震抗剪承载力效应比;

V—墙体剪力设计值;

ΥRE—承载力抗震调整系数, 见01规范表5.4.2;

ΥKE—地震影响系数, 根据建筑物后续使用年限分别取0.75, 0.85, 1.0;

其他符号见01规范7.2.8-2公式。

ηPE增强系数的大小与选择的加固方式, 碳纤维布贴布面积率se, 穿碳纤维销钉的销钉密度ne, 加固墙体厚度等有关。

如图5所示为部分抗震验算不满足墙段, 取加固后抗震抗剪承载力效应比K1=0.92的墙段进行加固计算。

由筑福公司企业标准选用厚度为0.111mm的碳纤维布斜向45°交叉布置粘贴, 布条间距1000mm, 外加封边, 进行加固。此方案抗震承载力增强系数ηPE=1.1 (见表1) , 加固后满足抗震要求。

图6、图7为加固设计以后的部分平面及墙身示意图, 其他层平面及详图从略。

5 施工工艺

施工必须遵循下列工序进行:1) 施工准备;2) 砌体表面处理;3) 配制并涂刷底层树脂;4) 配制找平材料并对不平整处修复处理;5) 配制并涂刷浸渍树脂或粘贴树脂;6) 粘贴碳纤维布;7) 表面防护。

施工宜在5℃以上环境温度条件下进行, 并应符合配套树脂的施工使用温度;施工环境相对湿度不大于70%。

以上操作可参照《碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程》CECS146:2003的施工规定执行。这里重点说明碳纤维销钉施工工艺如下:

1) 锚具材料为碳纤维布裁成100mm×640mm规格, 然后卷成直径小于12mm的纤维销钉。

2) 划线定位。设计图纸在植钉的平面位置上, 用墨线或直尺划出纵横线条, 交叉点为销钉的设计位置;红油漆或其它颜色作出标记, 并标出孔深、孔径;销钉位置与设计位置平面上的误差不超过±5mm。

3) 钻孔:

(1) 开凿防滑孔, 在植筋标记点用钻子打出小孔, 以免钻孔时钻头滑动错位。

(2) 孔径:D= (12~15) mm, D为钻孔直径。

(3) 孔深:H=240, 同墙宽。

(4) 钻孔一般要垂直墙体构件平面, 倾斜度不大于8° (特殊要求除外) 。

4) 清孔除尘:

(1) 清除孔内灰尘, 在钻孔过程中, 孔内会积存灰碴, 一般水平孔, 当孔深到位后, 一次清除。

(2) 清孔方法:一般采用高压气冲洗 (用空压机、打气筒等) ;也可以用高压水冲洗 (但是在植筋前, 孔内必须达到干燥) 。

(3) 孔壁化学处理, 用上述方法清除后, 在灌胶前, 用丙酮或酒精清洗一遍, 达到孔壁无灰尘、无油污、无有机杂质。

5) 碳纤维棒制作及粘贴。将裁剪好的碳纤维规格尺寸的片材卷成直径6~8mm的碳纤维销钉, 穿入已打好的墙孔中, 碳纤维销钉外露部分两边各200mm, 然后将外露卷材裁剪成喇叭花瓣状分散到孔周围墙体, 采用HYW-CQ胶粘贴于已粘贴碳纤维布外面, 孔内灌注HYW-CQ将孔内径填满即可。

6 结论

技术研究及工程实践表明:北京筑福抗震技术有限公司的碳纤维布用于砌体结构加固技术有两大优点:

1) 使用碳纤维销钉, 锚固效果较好, 可以有效提高墙体的整体抗震承载能力, 具有一定的创新性;

2) 具有施工简便、工期短、占用空间小、无需另外加固基础等优点, 克服了传统抗震加固技术施工周期长的缺点, 适用于学校利用假期完成对砖混结构建筑的抗震加固。

参考文献

[1]赵彤, 张晨军, 谢剑, 等.碳纤维布用于砖砌体抗震加固的试验研究[J].地震工程与工程振动, 2001, 2 l (2) :89-95.

[2]林磊.GFRP加固砌体墙的试验研究[C]∥第二届全国土木工程用纤维增强复合材料学术交流会.北京:建筑工业出版社.2002.

[3]张祥顺, 谷倩, 彭少民.CFRP对砖墙抗震加固对比试验研究与计算分析[J].世界地震工程, 2003, 19 (1) :77-82.

[4]杨曌, 谷倩, 彭少民, 等.碳纤维布加固带门洞砌体墙片试验研究[J].武汉理工大学学报, 2005, 27 (9) :70-73.

[5]周新刚, 韦昌芹, 叶列平.CFRP加固砌体结构的力学性能分析[J].北京:工程力学, 2008, 25 (6) :51-59.

[6]由世岐, 刘新强, 刘斌, 等.斜向粘贴FRP加固砖砌体墙受剪试验[J].沈阳:沈阳建筑大学学报, 2008, 24 (5) :803-808.

[7]中华人民共和国建设部.GB50011-2001建筑抗震设计规范[S].2001.

[8]中华人民共和国建设部.GB50367-2006混凝土结构加固设计规范[S].2006.

碳纤维布加固施工技术 篇9

在旧桥加固维护或改建项目中往往须通过结构加固、补强方法来提高其承载能力, 使其满足功能要求和保证使用安全性及耐久性。我公司根据以往的施工经验, 在大运公路介休至霍州段改建工程中通过采用芳纶纤维布粘贴加固旧桥的方法, 取得了可喜的成绩。

2 适用范围

本工法适用于公路不能满足使用的桥梁下部盖梁、墩柱等缺陷加固、补强。

3 工艺原理

本工法主要利用芳纶纤维布 (由环氧树脂预浸成复合增强材料单向连续纤维) 高强度、高弹性模量、重量轻及耐腐蚀性好等特点, 采用环氧树脂粘结剂沿受拉方向或垂直于裂缝运动方向, 粘贴于被补强的建筑构造物上, 形成一个新的复合体, 使粘贴纤维复合材料和原有钢筋混凝土共同受力, 共同工作, 从而增强复合体的结构的抗裂、抗弯和抗剪性能以及防震、防腐的能力, 达到了对结构物加固和补强的目的, 使原建筑构造物使用的安全性、耐久性得以保证。

4 施工工艺流程及操作要点

4.1 施工工艺流程

芳纶纤维布粘贴加固桥梁下部施工工艺流程见图1。

4.2 操作要点

4.2.1 施工前的准备工作

1) 现场检测、记录建筑构造物裂缝、缺损状况, 根据部位和缺陷的不同, 确定修补和加固方案。

2) 修筑施工便道至桥位处, 平整施工场地, 通电, 搭设施工作业平台, 做好各项安全措施, 创造良好的施工作业环境。

3) 对原材料进行检测试验, 符合要求后方可用于施工。

4.2.2 混凝土表面清理

1) 划定要加固部位的范围, 清理构造物加固范围内表面的夹渣、疏松、麻面、腐蚀。

2) 用喷砂或砂轮打磨混凝土表面, 磨去凸出和不平整部分。将表面的残缺、疏松及破损部分清除干净, 清洁油脂及附着物。重点对墩柱和盖梁转角、棱角处进行打磨, 使其成为光滑的圆弧状 (半径大于2 cm) , 以免构件与纤维布共同受力时损伤纤维布, 影响加固效果。

3) 打磨以除去混凝土表层浮浆、完全露出混凝土结构新面为宜。

4) 用高压空气吹净打磨时产生的尘土。也可以采用清水冲洗, 但需待充分干燥后才能进行下一步施工。

4.2.3 涂刷底胶

按照生产厂家提供的工艺条件和配合比调制底胶, 底胶要随用随配, 按使用量确定配制量。

在进行加固的范围内涂刷底胶。刷胶要均匀、到位, 用量参照厂家提供的使用量, 按每单位面积使用的重量进行控制。

4.2.4 修补混凝土缺损部位

1) 按照厂家提供的工艺条件和配合比调制修补胶合材料, 按照修补合同量进行配制, 在其有效时间内使用。

2) 经过剔凿, 清理露筋的构件残缺部分, 外露钢筋和生锈部分要涂刷防锈剂, 进行修补、复原。

3) 对有裂缝的部位进行封闭处理, 缝宽小于0.1 mm的裂缝, 用环氧树脂进行表面涂刷封闭, 缝宽大于0.1 mm的裂缝采用环氧树脂压力灌注封闭。

4) 修补混凝土要做到平整、光洁, 无棱角, 棱角处处理成弧状。

4.2.5 粘贴、加固工序

根据桥梁下部加固部位的不同, 采用不同的粘贴加固方式。一般而言, 盖梁加固采取盖梁底与侧面的U形与双L形, 整体加固的环形粘贴加固法, 墩柱采用环绕粘贴加固, 如图2所示。

加固施工要在符合施工要求的气温、湿度等环境下进行。在气温5℃以下, 相对湿度RH>85%。混凝土表面含水率在6%以上, 有结露可能而无有效措施时, 不得施工。

1) 下料。a.按照设计要求尺寸确认每一块材料所需数量, 按照粘贴纤维布受力方向和尺寸裁切纤维材料。b.裁切要规范、齐整, 确保纤维布完整无损, 裁切好的纤维布面不得接触尖锐的器具。

2) 涂刷底胶。在加固的结构部位画出粘贴加固基准线。底胶的配制、涂刷工艺同4.2.3。在基准线范围内涂刷底胶。涂刷时应该均匀, 全面, 避免厚度不一和局部漏刷。

3) 粘贴芳纶纤维布。a.确保底胶干燥、表面洁净后可进行纤维布的粘贴。b.按厂家提供的配比和施工需求量配制浸润环氧树脂 (面胶) , 做到即配即用。c.在加固基准线范围内的混凝土部位用专用滚刷涂刷面胶。用量以面胶可完全渗入纤维布中为宜, 涂刷进度按照粘贴进度进行控制, 涂一块贴一块。d.按照基准线粘贴芳纶纤维布。粘贴要平顺紧密, 无褶皱, 无气泡。用专用橡胶滚子, 沿着纤维布方向在其表面均匀平衡滚压, 使胶液从两边挤出, 排出其中的气泡, 保证粘贴密实无空洞, 使树脂渗入纤维布中。e.如为多层粘贴, 应在前层纤维布表层用手指触摸感觉干燥时立即进行。粘贴重复上述工艺步骤。保证纤维布与原结构物紧密、牢固形成整体而共同工作。

4) 涂刷外层胶。外层胶对粘贴的纤维布起补胶加强粘结与保护作用。外层胶在面胶干燥后进行。涂刷要均匀、全面、到位。

5 质量控制

1) 对打磨后混凝土表面, 全部进行观察触摸及靠尺检查。重点检查棱角粘贴处, 棱角打磨成圆弧形, 其半径不小于20 mm。

2) 打磨后混凝土表面保持干燥、洁净。底胶涂刷后达到指触干燥时, 才能继续施工。

3) 纤维复合材料与混凝土之间的粘结质量可用锤击法进行检查, 总有效粘结面积不应小于总粘结面积的95%。探测时, 应将粘贴的纤维复合材料分区, 逐区测定空鼓面积 (即无效粘结面积) , 若单个空鼓面积不大于100 cm2, 允许采用注射法充胶修复;若空鼓面积大于100 cm2, 应割除修补, 重新粘贴等量纤维复合材料。修补处搭接长度不小于10 cm。

4) 纤维粘贴加固实际施工面积不得小于设计面积, 粘贴位置偏差不大于10 mm。

5) 纤维复合材料与基材混凝土的正拉粘结强度, 必须进行见证抽样检验, 其检验结果应符合表1的要求, 若不合格, 应揭去重贴, 并重新检查验收。

6 效益分析

1) 采用该方法对桥梁及钢筋混凝土构筑物裂缝、缺陷进行修补、加固和补强, 增强了桥梁钢筋混凝土构筑物的使用安全性和耐久性, 具有显著的社会效益和经济效益。

2) 该方法加固旧桥施工便捷, 工效高, 没有湿作业, 占用场地少, 加固高强高效, 质量保证且不增加结构自重, 加固经济合理。目前综合单价约400元/m2~700元/m2, 较其他加固方法经济合理, 且施工简便, 工期短、工效高, 经济效益十分明显。

3) 采用该方法加固旧桥后, 其化学、物理性能稳定, 具有轻质、高强、抗腐蚀、耐老化及耐久性好的优点。与加固、补强钢筋混凝土结构形成整体共同工作, 不仅起到增强构件的承载能力, 保证构件的安全性、耐久性。同时, 不需要进行日常的维护保养, 节约了维护保养费用。

摘要：介绍了芳纶纤维布粘贴加固旧桥施工的工艺原理, 对其施工工艺流程作了简要论述, 并对施工准备、混凝土表面清理、涂刷底胶、粘贴、加固等工序的操作要点进行了详细阐述, 给出了施工质量控制措施, 指出该工法具有良好的社会效益和经济效益。

关键词：芳纶纤维布,加固,桥梁,效益

参考文献

[1]GB 50367-2006, 混凝土结构加固设计规范[S].

碳纤维布加固施工技术 篇10

关键词：碳纤维布,框架梁,加固,施工工艺

0 引言

在实际工程施工中,因施工质量问题或是施工完毕后发生设计变更,往往需要对建筑结构进行加固、改造和维护。其中,碳纤维布加固技术加固混凝土梁具有特有的优势。例如,其加固效果佳,耐腐蚀性强,便于施工,同时还能节省空间。本文将结合某框架结构酒店的工程实例,探讨碳纤维布加固技术对混凝土梁加强作用。

1 工程概况

该建筑原设计为八层现浇混凝土框架结构,混凝土强度等级均为C25,框架柱截面尺寸为400mm×650mm,350mm×500mm一至三层框梁尺寸多为250×550mm和400×650mm,六至八层层框梁尺寸为250×400mm和400×40mm;次梁尺寸多为250×400mm。经相关检测公司检测鉴定,从一层至三层B~E轴线与14~15轴线范围内六根框架柱承载力不足;框架梁承载力不足(主要为二至八层B~C轴线与14~15轴线范围内框架梁)。本建筑其余混凝土构件均满足改造后使用要求。

2 加固设计

现采用碳纤维布对梁(主要是二至八层B~C轴线与14~15轴线范围内框架梁)进行加固。梁底粘贴宽250mm、厚度为0.117mm的碳纤维两层,梁两端贴6道宽100mm的U箍,净距50mm如图1所示。分别计算加固后梁的受弯承载力和受剪承载力,并与原构件进行对比,看加固后的构件是否已满足结构承载力要求。

2.1 受弯承载力计算按矩形截面对框架梁进行受弯正截面承载力计算,如图2所示。

计算公式:

Ecf—碳纤维布的弹性模量;

t—碳纤维布厚度;

xn—截面实际受压区高度;

x—截面受压区应力等效后的计算受压区高度,取x=0.8xn。

值得注意的是,该公式有一定的适用条件,即

计算结果得知加固后梁受弯承载力明显得到提升并符合承载力要求。

2.2 受剪承载力计算梁的斜截面受剪承载力计算公式如下:

Vrc—受剪承载力设计值;

Vcf—外贴碳纤维布所承担的剪力设计值;

准—外贴形式系数,对封闭粘贴取准=1,对U形粘贴取准=0.85,对梁侧粘贴取准=0.7;

acf—单肢纤维箍的截面面积;

hcf—梁侧纤维箍的粘贴高度;

ke—破坏时外贴纤维箍应力不均匀系数,近似取ke=0.2+0.12λ,λ为剪跨比;

Scf—外贴纤维箍的粘贴高度。

计算结果得知加固后的梁还是得到了较大的受剪承载力。但值得一提的是,若只采用侧贴的方式,所得到的受剪承载力的提升就显得不是那么明显。

以上对加固梁的抗弯设计采用平截面假定、按一计次受力构件进行计算。因此需要尽可能地对原混凝土梁进行完全卸载,使原有结构与新加结构能够共同工作,以便消除加固所带来的应力滞后。

3 施工工艺

由于该建筑是上世纪七十年代中期建成,部分构件已出现开裂破损等现象,对于粘贴界面的处理首先需要清除构件表面脱落腐蚀的劣化混凝土,并用材料将露出的混凝土结构层修复平整。接着对一些裂缝进行封闭处理,除去表层油污、浮浆等杂质,直到完全露出混凝土结构新面。对于构件转角粘贴处进行导角处理打磨成圆弧形,其半径至少要为20mm(见图3)。实际施工中,应按产品生产厂商所提供的工艺规定配制浸渍树脂。底层树脂均匀涂抹在混凝土表面,进行碳纤维布的粘贴时,用手将碳纤维布轻轻压在需粘贴的位置,并采用专用的滚筒顺着纤维方向反复滚压,挤掉气泡,使浸渍树脂能够充分浸透碳纤维布,然后将粗砂洒在碳纤维布表面,使粗砂能有效的粘贴在外层纤维布上。需要注意的是,碳纤维布沿受力方向的搭接长度不少于100mm,当采用多层碳纤维布加固时,各层碳纤维布的搭接位置应相互错开。错开距离不少于250mm,且不小于1.5倍搭接长度Lf。梁底在贴第一层碳纤维布时,分两条贴,这样可以够提高承载力。梁两端碳纤维布需要用U形箍箍好,以防剥离破坏。

4 结论

用碳纤维布加固技术加固混凝土梁,可以很好地提高构建的承载力,加固效果显著,同时这种方法施工简单,不占用空间,有广泛的应用前景。在此工程中,加固后的梁通过鉴定都已符合承载力要求。需要注意的是,本文所进行的承载力计算是按一次受力进行的,因此在实际施工当中,需要尽可能地对原混凝土梁进行完全卸载,使原有结构与新加结构能够共同工作,以便消除加固所带来的应力滞后。

参考文献

[1]混凝土加固设计规范(GB50367-2006).中国建筑工业出版社,2002.

[2]混凝土结构设计规范.中国建筑工业出版社,2002.

[3]赵彤,谢剑.碳纤维布补强加固混凝土结构新技术.天津大学出版社,2001.

[4]屈文俊,黄海群.粘贴多层碳纤维布抗弯加固的构造分析.施工技术,2003.

[5]高丹盈,钱伟,赵军.碳纤维布加固混凝土梁受剪承载力的计算方法研究.水力发电学报,2007.

碳纤维布加固施工技术 篇11

关键词：碳纤维布,桥梁,大跨度结构,加固技术

采用碳纤维聚合物CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer)加固混凝土结构,是近十年来在发达国家中新兴的成熟的加固技术,也是国内工程界日渐关注和发展中的加固应用技术。随着碳纤维制造技术的进步和聚合物性能的日臻完善,CFRP的性能价格比将很快会被业界所接受,一个碳纤维应用的高潮正在出现。

1 材料

碳纤维是一种力学性能优异的新材料,它的比重不到钢的1/4,碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3 500 MPa以上,是钢的7倍～9倍,抗拉弹性模量为23 000 MPa～43 000 MPa,亦高于钢。因此,CFRP的比强度即材料的强度与其密度之比可达2 000 MPa/(g·cm3)以上,而A3钢的比强度仅为59 MPa/(g·cm3)左右,其比模量也比钢高。碳纤维和石墨纤维一般统称为碳纤维,含碳量都在95%以上,目前具有工业意义的原丝仅有聚丙烯腈纤维(PAN)和中间相沥青,各国生产碳纤维主要是以聚丙烯腈纤维为原料,经过高温碳化等特殊工艺加工成极细的纤维丝(直径5 μm～10 μm)。我国CECS 146-2003碳纤维QD片材加固混凝土结构技术规程规定的碳纤维布的主要力学性能指标要求如表1所示。

2 碳纤维布的加固原理

用于建筑结构加固的碳纤维材料具有优良的力学性能,其抗拉强度一般为建筑用钢材的十几倍;但是碳纤维材料织成碳纤维布后,其中的各碳纤维丝很难完全共同工作,在承受较低的荷载时,一部分应力水平较高的碳纤维丝首先达到其抗拉强度并退出工作状态,以此类推,各碳纤维丝逐渐断裂,直至整体破坏。而使用粘结剂后,各碳纤维丝能很好地共同工作,大大提高碳纤维布的抗拉强度,故碳纤维加固首先必须使碳纤维布中的碳纤维丝能共同工作,因此粘结剂对碳纤维布的加固起着关键的作用,它既要确保各碳纤维丝共同工作,同时又要确保碳纤维布与结构共同工作,从而达到加固的目的。

3 适宜的承载力加固类型

3.1 碳纤维加固钢筋混凝土抗弯构件

钢筋混凝土受弯构件的抗弯加固,是通过将碳纤维布粘贴于构件受拉区,代替或补充钢筋的受拉性能,从而提高构件的抗弯承载力。粘贴碳纤维后,在构件受拉区混凝土开裂前,碳纤维的应变很小;在混凝土开裂后,碳纤维布逐渐参与共同工作,应变增长加快;而在钢筋屈服后,碳纤维布充分发挥作用,应变增长迅速加快,其高强高效的性能得以充分体现。但通过粘贴碳纤维布提高的承载力应受到限制(不大于40%加固前的承载力)。

碳纤维片材用于受弯构件正截面加固的破坏形态:1)端部剥离破坏,研究表明,在靠近支座端部的片材与基层之间会有很大的端部剪力存在,使得片材与基层剥离,从而使碳纤维不能与原结构共同受力,失去加固作用。2)弯曲裂缝剥离,在已开裂的部位,裂缝两边胶中有很高的剪应力存在,使得裂缝两边的片材容易剥离。3)碳纤维拉断,同时钢筋屈服。4)碳纤维不拉断,钢筋不屈服,压区破坏。5)钢筋屈服,碳纤维不拉断,压区破坏。

3.2 碳纤维加固钢筋混凝土抗剪构件

钢筋混凝土的抗剪加固,是将碳纤维粘贴于构件的受剪区,这里碳纤维的作用类似于箍筋。在构件屈服前,碳纤维的应变发展缓慢,所达到的最大应变值也较小;在构件屈服后,箍筋的作用逐渐被碳纤维代替,碳纤维的应变发展加快,应变值要高于箍筋的应变值,而箍筋所起的约束作用减小,其应变发展缓慢。

4 技术要点

4.1 操作要求

4.1.1 卸荷

加固前应对所加固的构件尽可能卸荷。

4.1.2 基底处理

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。2)裂缝部位应首先进行封闭处理。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≥10 mm)。4)用吹风机将混凝土表面清理干净,并保持干燥。

4.1.3 涂底胶(FP胶)

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1 h内用完。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 d～3 d。

4.1.4 找平

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。2)转角处也应用FE胶修补成光滑的圆弧,半径不小于10 mm。

4.1.5粘贴

1)按设计要求的尺寸及层数裁剪碳纤维布,特殊要求,碳纤维布长度应在3 m之内。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。3)粘贴碳纤维布,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胶充分浸透碳纤维布。多层粘贴应重复上述步骤,待碳纤维布表面指触干燥后方可进行下一层的粘贴。4)在最后一层碳纤维布的表面均匀涂抹FR胶。5)碳纤维布沿纤维方向的搭接长度不得小于100 mm,碳纤维端部固定用横向碳纤维或粘钢固定。

4.1.6保护

加固后的碳纤维布表面应采取抹灰或喷防火涂料进行保护。

4.2加固施工要点

1)加固前的卸荷,此项工作往往被忽视,混凝土构件在负荷外包CFRP时,外包CFRP相对于混凝土表面存在应变滞后,常发生CFRP尚未被拉断混凝土已被压坏的情况,这种效应使得CFRP的补强效果降低,不能充分发挥CFRP的高强抗拉性能。

2)钢筋混凝土结构拐角倒角的半径不得小于20 mm,减轻角部CFRP的集中应力,很多试验表明,即使如此CFRP的破坏仍然发生在拐角部位。

3)混凝土构件表面的修复工作极为重要,其直接影响CFRP对混凝土传力或约束效果。

4)CFRP要粘贴牢固,防止剥离,常见的有端部剥离、弯曲裂缝剥离等;否则起不到加固作用或效果不明显。

5主要优点

1)强度高。碳纤维片材的抗拉强度一般都在3 500 MPa以上,远高于钢材;抗拉弹性模量为230 000 MPa～ 430 000 MPa,亦高于钢材。因此它的比强度(即材料的强度与其密度之比)可达到2 000 MPa/(g·cm3)以上,而Q235钢的比强度仅为59 MPa/(g·cm3) 左右,比模量也比钢材高。

2)施工简便、快捷。使用碳纤维加固构件不需大型施工机构及周转材料,易于操作,施工周期短,经济性好。

3)抗酸碱盐类介质的腐蚀,应用面广。加固后能大大提高结构的耐腐蚀性及耐久性,可以应用于各种工作环境的构件加固。

4)可以有效地封闭混凝土结构的裂缝,延长结构的使用寿命。

5)易于保持结构原状,基本不增加结构自重及截面尺寸。

6)自重轻(约200 g/m2),基本不增加结构自重及截面尺寸; 柔性好,易于裁剪,适用范围广。

7)施工工期短。

6结语

由于碳纤维的上述优点,故它在大跨度桥梁特别是立交桥梁加固中得到广泛应用。广州花地立交桥加固、广州解放北立交桥加固和广州客村立交加固就采用了碳纤维进行梁底和梁侧加固。

参考文献

[1]王长锴.碳纤维加固混凝土结构技术性能分析及应用[J].山西建筑,2005,31(12):47-48.