碳纤维加固施工方法.pdf

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1、碳纤维加固施工方法碳纤维加固施工方法碳纤维修复、补强混凝土结构施工工法 近年来，结构修复、补强技术广泛应用于桥梁、隧道以及工业民用建筑中的钢筋砼梁、板、柱及剪力墙结构。特别是采用碳纤维修复补强技术时更获得具大成功，其产品性能优异，操作简单，安全可靠，与传统方法相比较，有更大的经济效益、社会效益和环境效益。某工程框架柱的加固补强,采用该项技术,取得了 良好效果.一一 特点特点 1 碳纤维片材轻质高强：其抗拉强度比普通钢材高 810 倍，将它用粘结树脂与结构粘贴后形成一体，能可靠地与钢筋混凝土共同工作，有优异的补强效果，而结构自重的增加几乎可以忽略。2 抗腐蚀：碳纤维能有效地防护构件的混凝土和钢筋

2、免职受酸、碱、盐、水等介质的腐蚀.3 耐老化：碳纤维与胶结构本身及经其补强的构件可以长期承受紫外线、核幅射；长期在-5480下使用，强度不会降低；经加速暴露老化试验验证可历时 40 年性能不变；且在表面涂装后，耐用性更加突出。4 保持结构原状,外形美观：碳纤维片材便于随构件原形贴附，基本不改变构件断面尺寸,贴片后表面可以涂刷、粘贴饰面材料、防火材料。5 施工简便、快捷:采用传统的加固补强方法，如包混凝土法、粘钢法，均需进行大量剔凿、植筋、焊接、浇混凝土作业，碳纤维片材施 工却不需要.因此,它对施工空间要求很低,便于狭窄空间作业，施工快捷，对生产、使用的干扰很小.二二 工艺原理工艺原理碳纤维片材

3、是用抗拉强度极高的碳纤维丝“拉拔”成型，单向排列,并经环氧树脂预浸而成的结构增强复合材料。将它用粘结树脂作为粘结剂，沿受力方向或垂直于裂缝方向粘贴在受损构件表面，粘结剂作为它们之间的剪力连接媒介，形成新的复合体。使增强贴片与原有钢筋共同受力，增大了结构抗拉或抗剪能力,能有效地提高强度、刚度、抗裂性和延性。整个工艺的关键在于碳纤维片材粘结的紧密、牢固,保证与原结构形成整体，能够共同工作。三三 适用范围适用范围碳纤维片材修复、补强、加固适用于隧道、桥梁及各类工业民用建筑 中钢筋混凝土梁、板、柱、剪力墙结构、涵洞、衬砌、钢筋混凝土烟囱、筒仓、水池、罐体等，由于设计、施工、使用、老化或某种浸蚀、灾害造

4、成的损坏，以及因超载所致的承载力不足。四四 主要材料主要材料1 碳纤维片材的规格及性能(表略）。2 底层涂料的规格及性能(表略）。3。环氧腻子的规格及性能(表略)。4 浸渍树脂的规格及性能(表略).五五 主要工、主要工、机具机具1 画线工具：墨斗、卷尺、水平议、铅锤；2 切削工具：角向砂轮、锤子、凿子、钻、錾子;3 碳纤维片切割工具:卷尺、钢直尺、壁纸刀;4 调和涂刷工具：台秤、搅拌容器、橡胶抹子、滚筒刷子、油漆刷、搅拌器、托灰板;5 工具:罗拉(专用工具）、橡胶刮板、塑料刮板；6 安全用具：安全帽、安全带、防护眼镜、橡胶手套、口罩；7 施工管理用器具:R 量尺、温湿度计；8 其它:空压机、通

5、风设备、养护复合材料、棉纱。六六 施工工艺施工工艺1.工艺流程 构件表面处理 基层处理 涂底层涂料 用环氧腻子缺陷修补 贴碳纤维 养护 涂装 图 1工艺流程图2.操作要点2。1 混凝土基底处理2.1.1 将混凝土构件表面的残缺、破损部分清除干净达到结构密实部位。2。1。2 检查外露钢筋是否锈蚀，如有锈蚀，进行必要处理。2.1 对经过剔凿、清理和露筋的构件残缺部分,进行修补、复原。2.1。4 裂缝修补:缝宽小于 0。20mm 的裂缝,用环氧树脂进行表面涂抹封闭；大于 0。20mm 的裂缝用环氧树脂灌缝。2。1。5 将构件表面凸出部分(混凝土构件交接部位、模板的段差）打磨 平整，修复后的段差要尽量

6、平顺.2。1。6 棱角部位，用磨光机磨圆角，圆角半径30mm。2.1。7 对清洗过的混凝土构件进行围挡，并让其充分干燥。2。2 刷底层涂料2.2。1 把底层涂料的主剂和固化剂按规定比例称量准确后放入容器，用搅拌器搅拌均匀，一次调和量应以要使用时间内用完为准。2。2.2 在底层涂料中严禁加溶剂，含有溶剂的毛刷或用溶剂弄湿了的滚筒不得使用。2。2.3 用滚筒刷均匀地涂抹底层涂料。2.2。4 涂料指触时间因气温不同,一般在 3h 到 24h 之间变化。2.2.5 底层涂料固化后，在表面上有凸起部分时,要用砂纸磨光。2。2。6 根据施工部位的温度、湿度选择适当的底层涂料，在气温底于 5,相对湿度 RH

7、85,混凝土表面含水率8%,有结露可能而无有效措施时,不得施工。2.3 构件表面的残缺修补 2.3.1 构件表面凹陷部位应用环氧腻子填平,修复至表面平整。2。3.2 接槎部位要用环氧腻子填补，使之平顺.在残缺修补中使用环氧树脂时，要在气温 5以上,相对湿度 RH85的条件下施工。腻子刮平后,表面仍存在的凹凸糙纹,应再用砂纸打磨平整。2.4 贴碳纤维片材 2.4。1 确认粘贴表面干燥.气温在 5以下，相对湿度 RH 85%时不得施工。2。4。2 碳纤维应用钢直尺与壁纸刀按规定尺寸进行切断，每段长度一般不超过 6m 为宜，若要使用更长的片材时,除精心防止弯折外，对脱泡、渗浸过程必须加倍谨慎操作。为

8、防止片材在保管过程中损坏,片材的裁切数量应按当天的使用量为准。2.4.3 碳纤维的纵向接头必须搭接 10cm 以上，且该部位应多涂粘结树脂，碳纤维横向不需要搭接。2。4。4 粘结树脂的主剂与固化剂应按规定的比例称量准确,装入容器,用搅拌器搅拌均匀,一次调和量应以在可使用时间内和完为准。2.4。5 贴片前用滚筒刷均匀地涂抹粘结树脂,称为下涂，下涂的涂量标准如下：200g/m2 的碳纤维片,400500g/m2 300g/m2 的碳纤维片，500600g/m2 2。4。6 贴片时,在碳纤维片和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多次，使树脂渗浸入碳纤维中。2。4

9、。7 碳纤维片施工 30min 后,用滚筒刷均匀涂抹粘结树脂,称为上涂,上涂涂量标准如下：200g/m2 的碳纤维片,200100g/m2300g/m2 的碳纤维片，300200g/m22.4.8 进行空鼓检查，并进行处理.2.4.9 如需粘贴多层碳纤维,重复以上步骤.2.4。10.如碳纤维片施工不符合质量标准，则需进行相应处理。其中 空鼓处理方法如下：注入粘结树脂法:在大纤维片上打开两个以上的小孔，使用注射器注入粘结树脂（或低粘度型树脂）。割刀切入填充树脂补修法:沿纤维方向切入 23 刀，用橡胶刮板、毛刷沾上适量树脂，填进割开的缝内。补丁修补法:当贴片完全固化后，且无法用割刀切开或注入树脂时

10、；或出现褶皱和松弛时,应采用此方法割去不良部分,重新粘贴碳纤维片.2.5 养护2。5.1 粘贴碳纤维片后，需自然养护 24h 达到初期固化，应保证固化期间不受干扰。2.5。2 在每道工序以后树脂固化之之前,宜用塑料薄膜等遮挡以防止风沙或雨水侵袭。2。5.3 当树脂固化期间存在气温降低到 5以下的可能时，可采用低温固化树脂，或采取有效的升温措施.2.5。4 碳纤维片材粘贴后达到设计强度所需自然养护的时间:平均气温在 10以下时,需 2 周；平均气温在 1020之间，需12 周;平均气温在 20以上时,需 1 周;在此之间应防止贴片受到硬性冲击。2.6 涂装2.6.1 若加固补强构件需要防火时,可

11、在树脂固化后按业主要求涂刷 耐火涂层。2。6。2 对加固补强构件有外观要求时，可在补强后涂刷所需色彩和质量的涂层。2。6。3 涂装应在树脂初期固化后进行，并应遵守所用涂料的相关标准和施工规定.2。6。4 对新材料新工艺的涂装,事前要做好充分研究,必要时应进行试验，确认后方可正式使用。七七 施工管理与劳动组织施工管理与劳动组织 1 施工管理 1。1 项目管理：负责根据加固补强 设计文件制定施工组织设计，按计划负责人力、材料、机具和资金等准备,组织施工并对工程质量、进度、安全、物资供应、生活安排、工程的交工验收及结算全面负责。1.2 技术管理:负责为加固补强设计和技术组织措施的实现，做好技术交底、

12、贯彻施工规程与质量标准等工作，为工序检查和隐蔽工程验收确认把关，处理施工中发生的变更和其他技术问题。1.3 作业管理:按操作工序划分作业组,分别负责加固补强的构件打磨、涂刷树脂、缺陷修补、裂缝封闭、贴片、养护等操作过程。八八 质量要求质量要求1 所有进场材料，包括碳纤维片材和胶结材料，符合质量标准,并具有出厂产品合格证,符合本工程加固补强设计要求，适合现场温度、湿度条件的材料.2 碳纤维片粘贴的质量检查标准：2。1 下涂与上涂渗入碳纤维束良好。对裂缝必须处理：缝宽 0。20mm 的用环氧树脂涂抹封闭,缝宽0。20mm 用环氧树脂灌缝。2.2 碳纤维片材粘结密实.2.3 对于直径在 1030mm

13、 以下的空鼓，每平方米少于 10 个为合格；若每平方米在 10 个以上，则认为不合格,需进行修补；对于直径在 30mm 以下的空鼓，只要出现即认为不合格，需要进行修补.2.4 顺纤维方向搭接长度不小于 10cm。各层之间的搭接部位不得位于同一条直线上,层间必须错开至少 50cm。2.5 碳纤维片材规格、贴片位置、长度、宽度、纤维方向、层数符合设计规定.3 养护严格遵守自然养护的时间要求.4 涂装符合合同规定或业主要求及相应的施工验收规定.九 工程实例和效果 北京金融街某工程，建筑面积 11.6 万 m2，由于设计变更，加层 4 层，使得局部框架受力不能满足设计要求，因此,对其中 8 根直径为 12001300mm 柱子，采用碳纤维片材进行补强加固处理，很好地满足了设计要求，并效地保证了工期和施工质量.