碳纤维加固混凝土结构施工工艺介绍.doc

碳纤维加固混凝土构造施工工艺1.      前言 碳纤维复合材料具有抗拉强度高、密度小、耐腐蚀性与耐久性好等优点，碳纤维片加固补强混凝土构造的应用研究始于20世纪80年代美国、日本等兴旺国家，进入20世纪90年代中后期我国的许多科研机构与企业也相继进展了这方面的试验研究。 目前，在我国的北京、上海、天津、江苏、福建等许多地区的桥梁与工民建工程中得到了广泛的应用。其中有些是由于意外事故而导致构造或构件的承载能力而需补强加固的；有些是由于混凝土强度或配筋缺乏而需补强加固的；有些是由于构造或构件到达或接近使用年限而需加固的；还有局部建筑是未进展抗震设防的，满足不了?建筑抗震鉴定标准?GB50023-95要求，需进展抗震加固。中国革命历史博物馆以下简称“革历博就是属于后两种情况，进展综合比拟后选择了碳纤维粘贴抗震加固的方式。下面结合“革历博具体工程实例谈一谈碳纤维加固混凝土构造的施工工艺。  2.         碳纤维片加固简介 1特点 高抗拉强度、高弹性模量。 施工方便，无需任何夹具、模板，能适应各种构造外形的补强而不改变构件外形尺寸，可多层粘贴，并能有效地封闭混凝土的裂缝； 耐腐蚀及耐久性能好。 不增加构造自重。 2适用范围。适用于各种形式的钢筋混凝土构造或构件的加固补强。 3加固机理。利用专用环氧树脂将抗拉强度极高的碳纤维片粘贴于混凝土构造外表，并与之形成整体，共同工作。 3. 施工工艺 在碳纤维加固施工前，应尽可能地卸去局部荷载，使碳纤维粘贴施工时构造或构件承受的荷载作用减小到最小程度。其加固施工工序为：混凝土基底处理涂底层涂料用环氧腻子进展残缺修补贴碳纤维片养护涂装完工验收。 3.1 混凝土基底处理 1裂缝处理。宽度小于的裂缝，用环氧树脂进展外表涂抹封闭；大于的裂缝用环氧树脂灌缝。“革历博抗震加固的大梁大局部都有宽度不一的裂缝，最大裂缝到达 1mm以上，为此我们对所加固的主梁首先进展了压力灌胶处理。 2将混凝土构件外表的残缺、破损局部去除干净，到达构造密实部位，使其外表平整。 3检查外露钢筋是否锈蚀。如有锈蚀，需进展必要处理。 4对经剔凿、去除与露筋的构件残缺局部，用环氧砂浆进展修补、复原，到达外表平整。 5将构件外表凸出局部混凝土构件交接部位、模板的段差等打磨平整，修复后的段差要尽量平顺；棱角的部位，用磨光机磨成圆角，圆角半径须30mm。 6构造或构件外表打磨后，用吹风机将外表灰尘与杂物清理掉，或用水及酒精清洗，并使外表充分枯燥。“革历博工程施工中我们使用吹风机将灰尘清理后又用酒精进展清洗。 3.2 涂底层涂料 1把底层涂料的主剂与固化剂按规定比例称量准确后放入容器内，用搅拌器搅拌均匀；一次调与量应在可使用时间内用完。 2用滚筒刷均匀地将底层涂料涂刷于混凝土外表，指触枯燥后一般养护324小时才能进展下一道工序的施工。 3 底层涂料指触枯燥或固化后，外表上的凸起局部一般类似结露的露珠一样要用砂布或角磨机磨平。 3.3 用环氧腻子进展残缺修补 1构件外表凹陷部位应用环氧腻子填平，并修复至外表平整、顺滑。 2内角段差、起拱等要用环氧腻子填补，使之平顺。腻子涂刮后，外表仍存在的凹凸糙纹，应再用砂纸打磨平整。 3.4 粘贴碳纤维片 1树脂的主剂与固化剂应按规定的比列称量准确，装入容器用搅拌器均匀搅拌。一次调与量应在可使用时间内用完。 2纤维顺长方向片材的接头必须搭接10cm以上。该部位应多涂树脂，脱泡、树脂操作按正常进展。在片材宽度方向不需要搭接。 3贴片前用滚筒刷均匀地涂抹粘贴用环氧树脂，称为下涂。贴片时，在纤维片与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片上滚压屡次，使树脂渗浸进纤维中。 4纤维片施工30分钟后，用滚筒刷均匀涂抹粘贴用环氧树脂，称为上涂。如需多层粘贴那么重复步骤，并保证底层粘贴的碳纤维片上涂已指触枯燥，才能粘贴下一层。 5最后一层碳纤维的上涂应涂刷均匀、周边整齐。 3.5 养护 1 碳纤维片施工后，应进展养护，保证养护期间的温度不低于环氧树脂的允许使用温度。 2养护期一般在12周内。 3对于有风吹、雨淋或有可能人为扰动的地方应进展遮挡封闭养护。 3.6 外表涂装 对于有外观装饰要求的构造或构件，可在粘贴后的碳纤维外表涂刷基于环氧基底的涂料或喷沙抹灰后涂刷常规涂料。 4.         施工主意事项 1气温在5以下、相对湿度RH>85 %、混凝土外表含水率在8%以上、有结露的可能时，无有效措施不得施工。 2由于碳纤维片为电的良导体，应使其远离电源。 3 施工用各种树脂远离明火，并防止阳光直射。 4施工及检查人员应穿防护工作服，配戴口罩、手套、防护眼镜等防护用品。 5施工现场通风状况良好。 6当树脂粘附在皮肤上时，应立即用肥皂水冲洗，溅入眼内用清水清洗或及时就医。 5.         材料 此次“革历博加固工程，北京特希达公司所采用的是日本三菱化学公司的碳纤维片及其专用树脂，其主要材料种类与性能见表14。 表1：碳纤维片的种类与性能 材料名称纤维种类纤维重量 g/m2设计厚度 mm抗拉强度 N/ mm2弹性模量 N/mm2TXD-C-20高强度碳2003400×105TXD-C-30高强度碳3003400×105TCD-M5-30高弹性模量碳3002900×105表2：底层涂料的种类与性能 内       容材 料 名 称TP (EPOTHERM PRIMER )TP350WTP350S适 用 温 度 5151535可使用时间分2014545205指触枯燥时间小时性状淡黄色透明胶状物性能指标与混凝土粘结强度 MPa抗压强度 MPa抗拉强度 MPa2主要用途涂刷混凝土外表用可渗入混凝土外表内     表3：修补用环氧腻子种类与性能 内       容材 料 名 称 TE (EPOTHERM PUTTY)TE350WTE350S适 用 温 度 5151535可使用时间分3016050210指触枯燥时间小时性状乳脂状性能指标与混凝土粘结强度 MPa抗压强度 MPa抗拉强度 MPa250主要用途修补混凝土外表缺陷及找平用     表4：粘贴用环氧树脂种类与性能 内       容材 料 名 称 TR (EPOTHERM RESIN)TR350WTR350S适 用 温 度 5151535可使用时间分3317070<180指触枯燥时间小时性状乳脂状性能指标抗拉强度 MPa抗弯强度 MPa抗剪强度 MPa304010主要用途粘贴碳纤维片      6.         劳动力及机工具安排 每一施工班组以34人为宜，每人每工日完成工程量在10m2左右。每一班组准备的主要机、工具为角磨机4台，吹风机1台，台称1台，滚筒刷6把，罗拉2把，灌胶工具一套。 7.         质量验收 目前，国内尚无国家认可的强制性验收标准，碳纤维加固工程检查验收均以企业标准为依据，北京特希达科技的企业标准已经过长时间、多种类工程检验，目前比拟全面、成熟。 1原材料必须有生产厂家的出厂检验合格证，进口材料要有商检证。工程量比拟大时应进展原材料试验。 2每一工序按工艺要求进展，属于隐蔽工程的要有隐检纪录。 3用小锤轻击，检查空鼓，无空鼓或只有少量小空鼓<3cm便视为合格；对于较大的空鼓3cm或较多的小空鼓应进展灌胶注入TR树脂处理。 4保证气温在535之间，相对湿度不大于85 %的环境下施工。 8.       工程实例简介 2000年12月至2001年1月间，对中国革命历史博物馆甲区、甲区的局部主梁进展了碳纤维片粘贴加固，共使用碳纤维片面积近400m2。具体加固施工方案是先对需加固的主梁进展封闭灌胶处理，然后进展碳纤维粘贴加固，其加固方案如图1所示。 由于施工时在距搂面7m左右高的吊顶内进展，障碍物较多，施工操作较困难，此建筑是在建国初期施工建成的，当时施工技术较落后，因此混凝土外表平整度较差，进展基底打磨时难度较大，尤其在对“U形环包的底部转角处进展倒角处理时，更花费了许多精力。 本工程施工完成后，无论是施工质量，还是确保工期与后期效劳工作，均受到业主、监理单位、设计单位的好评，经历收确认效果良好，到达预期加固目的。 用碳纤维片修复补强混凝土构造与传统的加固方法相比，具有巨大的优越性，有良好的技术经济效益、社会效益与环境效益。 8.1   技术经济效益 碳纤维片的重量轻、强度高，随形性好，能适应各种复杂构造外形的修复补强，对构造重量的影响甚微；碳纤维修复补强工艺施工简便迅速，无需任何夹具、模板与支撑，虽然碳纤维本身的价格高于其他材料，但施工费用大大降低。它免除了钢板补强、混凝土补强等传统方法所需的植筋锚固、装拆夹具、立模、支撑、灌注混凝土、养护、拆模等繁杂的工序与辅助设施，而且占用空间小，即使在高空作业，也只需设置简易工作平台即可。因此，用碳纤维片修复补强混凝土构造的综合造价将低于传统的补强方法，经济效益视具体工程情况而定，越是复杂构造其效益将愈明显。另外，碳纤维片补强有非常良好的抗腐蚀性能与耐久性，不需作任何防腐处理，而粘钢加固那么需做定期防锈、防腐处理。因此，碳纤维片修复补强技术具有明显的技术经济效益。 8.2    社会效益 由于碳纤维片修复补强的施工简便迅速、施工周期短、占用空间小，使施工对周围的影响降低到最低限度。例如：城市桥梁、大型公用设施、工业与民用建筑的维修，为了减少施工带来的损失，必要时在一定条件下还可在交通设施正常运营、工厂正常生产的情况下进展作业，因此有一定的社会效益。对受意外灾害，特别是地震灾害引发的房屋、桥梁等混凝土构造物的震损，用碳纤维片快速修复，使城镇人民的生产、生活尽快恢复正常，那么其社会效益与环境效益都将是巨大的。 第 8 页