碳纖維布介紹
發(fā)布日期：2013年03月20日
1前言
碳纖維布加固修補(bǔ)結(jié)構(gòu)技術(shù)是一種新型的結(jié)構(gòu)加固技術(shù)，它是利用樹(shù)脂類(lèi)粘結(jié)材料將碳纖維布粘貼于混凝土表面，以達(dá)到對(duì)結(jié)構(gòu)及構(gòu)件加固補(bǔ)強(qiáng)的目的。碳纖維材料(CFRP)用于混凝土結(jié)構(gòu)加固修補(bǔ)的研究始于80年代美、日等發(fā)達(dá)國(guó)家，我國(guó)起步很晚，國(guó)家工業(yè)建筑診斷與改造工程技術(shù)研究中心引進(jìn)開(kāi)發(fā)了此項(xiàng)目，并在全國(guó)建筑加固與鑒定第四屆學(xué)術(shù)會(huì)議上獲獎(jiǎng)。
一：特點(diǎn) 1高強(qiáng)高效，適用面廣，質(zhì)量易保證。
2施工便捷，工效高，沒(méi)有濕作業(yè)，不需現(xiàn)場(chǎng)固定設(shè)施，施工占用場(chǎng)地少。
3耐腐蝕及耐久性能極佳。
4加固修補(bǔ)后，基本不增加原結(jié)構(gòu)自重及原構(gòu)件尺寸。
二：適用范圍
1適用于各種結(jié)構(gòu)類(lèi)型、各種結(jié)構(gòu)部位的加固修補(bǔ)，如梁、板、柱、屋架、橋墩、橋梁、筒體、殼體等結(jié)構(gòu)。
2基層混凝土的強(qiáng)度等級(jí)不低于C15。
三工藝原理
加固機(jī)理是將碳纖維布采用高性能的環(huán)氧類(lèi)粘結(jié)劑粘結(jié)于混凝土構(gòu)件的表面，利用碳纖維材料良好的抗拉強(qiáng)度達(dá)到增強(qiáng)構(gòu)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(hù)。
5.1卸荷
加固前應(yīng)對(duì)所加固的構(gòu)件盡可能卸荷。
5.2基底處理
5.2.1混凝土表層出現(xiàn)剝落、空鼓、蜂窩、腐蝕等劣化現(xiàn)象的部位應(yīng)予以鑿除，對(duì)于較大面積的劣質(zhì)層在鑿除后應(yīng)用環(huán)氧砂漿進(jìn)行修復(fù)。 5.2.2裂縫部位應(yīng)首先進(jìn)行封閉處理。 5.2.3用混凝土角磨機(jī)、砂紙等機(jī)具除去混凝土表面的浮漿、油污等雜質(zhì)，構(gòu)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(zhuǎn)角粘貼處要進(jìn)行倒角處理并打磨成圓弧狀(R≥10mm)。 5.2.4用吹風(fēng)機(jī)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(jì)量，電動(dòng)攪拌器均勻攪拌，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際氣溫決定用量并嚴(yán)格控制使用時(shí)間。一般情況下1h內(nèi)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(shí)間視現(xiàn)場(chǎng)氣溫而定，以指觸干燥為準(zhǔn))再進(jìn)行下一工序施工。一般固化時(shí)間為2～3d。
5.4找平
5.4.1混凝土表面凹陷部位應(yīng)用FE膠填平，模板接頭等出現(xiàn)高度差的部位應(yīng)用FE膠填補(bǔ)，盡量減小高度差。
5.4.2轉(zhuǎn)角處也應(yīng)用FE膠修補(bǔ)成光滑的圓弧，半徑不小于10mm。
5.5粘貼
5.5.1按設(shè)計(jì)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(zhǎng)度一般應(yīng)在3m之內(nèi)。
5.5.2調(diào)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(wú)誤后剝?nèi)ルx型紙，用特制滾子反復(fù)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(yīng)重復(fù)上述步驟，待碳纖維布表面指觸干燥方可進(jìn)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(zhǎng)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(hù)
加固后的碳纖維布表面應(yīng)采取抹灰或噴防火涂料進(jìn)行保護(hù)。
6材料
碳纖維材料(CFRP)加固修補(bǔ)混凝土結(jié)構(gòu)所用材料主要為碳纖維材料與粘貼用樹(shù)脂。
關(guān)于結(jié)構(gòu)加固：
我搞加固設(shè)計(jì)和施工才兩年，談不上經(jīng)驗(yàn)豐富或權(quán)威什么的，只是和大家交流一下一些工程經(jīng)驗(yàn)、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?yàn)樘祭w維布具有很高的抗拉強(qiáng)度，其強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值是HRB335的10倍！但當(dāng)要求承載力提高幅度較大時(shí)，不宜選用此方案，因?yàn)椤兑?guī)范》中明確提出碳纖維加固抗彎構(gòu)件時(shí)提高承載力幅度不宜超過(guò)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(dāng)荷載增加很大，以上方法無(wú)法滿(mǎn)足要求時(shí)，可采用此方案，此方法不但提高抗彎強(qiáng)度，還對(duì)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(yù)應(yīng)力法詳見(jiàn)《混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范》CEC325：90中規(guī)定。
二.說(shuō)明 1.碳纖維布的抗拉強(qiáng)度值雖然可達(dá)到3000MPa，但實(shí)際上，設(shè)計(jì)時(shí)必須注意《碳纖維加固規(guī)范》中第4.3.2中第三條關(guān)于碳纖維片材允許拉應(yīng)變的規(guī)定，按此條規(guī)定推導(dǎo)，你就會(huì)發(fā)現(xiàn)，碳纖維布的實(shí)際抗拉強(qiáng)度僅為其標(biāo)準(zhǔn)值的0.667倍，即2000MPa左右。
2.粘鋼加固設(shè)計(jì)時(shí)，鋼板不宜選用過(guò)厚（規(guī)范規(guī)定2～6mm為宜），因?yàn)殇摪宓暮狭εc粘結(jié)劑產(chǎn)生的粘結(jié)應(yīng)力不在一條直線上，它們形成一個(gè)力偶，有使鋼板產(chǎn)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(qiáng)。
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粘鋼加固梁破壞特征及鋼板受力分析
一.破壞特征：
試驗(yàn)表明，粘鋼加固梁破壞時(shí)，粘貼在梁底的鋼板可以達(dá)到屈服強(qiáng)度，在適筋范圍內(nèi)，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(shí)，梁底鋼板未達(dá)到屈服強(qiáng)度，這是由于梁的破壞是因?yàn)殇摪宥瞬颗c混凝土撕脫所致。這種破壞沒(méi)有明顯的征兆，端部鋼板突然被撕脫，致使梁中原鋼筋應(yīng)力突增，很快進(jìn)入強(qiáng)化階段而脆性破壞。
二.鋼板受力分析
1.粘結(jié)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(jié)應(yīng)力來(lái)平衡；
2.鋼板的合力與粘結(jié)劑產(chǎn)生的粘結(jié)應(yīng)力不在一條直線上，它們形成一個(gè)力偶，有使鋼板產(chǎn)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(jié)層處于不利的剪拉復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下工作；
4.鋼板端部缺少與混凝土的錨固措施；
5.鋼板的應(yīng)力滯后現(xiàn)象：鋼板在以后的受力過(guò)程中存在著應(yīng)力滯后現(xiàn)象，因?yàn)橐话闶窃诓恍遁d的情況下加固，原鋼筋已有一定的應(yīng)力存在，而所粘的鋼板僅在加荷載后才產(chǎn)生應(yīng)力，因此當(dāng)原鋼筋屈服時(shí)鋼板往往未屈服，而當(dāng)鋼板屈服時(shí)加固梁的撓度及裂縫會(huì)發(fā)展很快。
