鄭州碳纖維加固公司

時間：2016-03-30

鄭州碳纖維加固技術

隨著我國經(jīng)濟技術的不斷發(fā)展，有相當多的混凝土結構由于設計方法、施工方法、運營情況的改變，較終導致結構面臨著各種各樣的質量問題，如強度不足、耐久性不強、安全性過低等，這就急需要對這些結構進行補強加固，以提高結構的耐久性。根據(jù)美國的調查研究，混凝土設施的維護、維修和加固已經(jīng)成為了當今世界面臨的緊迫課題。碳纖維復合材料作為一種新型的修復加固技術在我國得到了快速的發(fā)展，成為了加固領域的熱點，這種技術是通過將碳纖維這種高性能纖維應用于工程, 利用樹脂類材料把碳纖維粘貼于結構或構件表面, 形成復合材料體CFRP, 通過其與結構或構件的協(xié)同工作, 達到對結構構件補強加固及改善受力性能的目的。

一、碳纖維布加固混凝土的機理

碳纖維作為一種復合型材料，其具有很強的抗拉強度，經(jīng)過測試其抗拉強度是同等截面面積鋼材的7-10倍，并且具有剛度輕、密度小等優(yōu)點，其耐久性也好，可以抵抗化學腐蝕和惡劣環(huán)境、氣候變化的破壞，采用碳纖維進行施工能夠在簡化施工步驟的前提下提高施工速度，同時保證了施工質量，具有很強的適用范圍，當加固混凝土結構時，能夠大幅度的提高其強度和承載力，當采用粘結材料與梁板混凝土有序纏繞粘貼后，可以實現(xiàn)構件變形的約束，增強構件局部的抗拉性能。

碳纖維在順纖維方向具有很高的拉伸強度和疲勞強度，而抗壓和抗剪強度相對較低，因此主要適用于混凝土結構構件受拉區(qū)域的加固，尤其適用于橋梁等承受動荷載的大中型結構的抗震加固和承載力加固，但因碳纖維布可以加工成圓形或U 型，從而也可以用于混凝土構件的抗壓和抗剪加固；由于碳纖維布具有較高的比強度和比模量，可以改善構件的延性；對于使用空間較小的加固現(xiàn)場，使用碳纖維布進行結構加固是一種理想的方法，因為這樣不會減少使用空間；對于同時需要提高耐久性的結構構件來說，應用碳纖維布進行加固也是一種有效的方法，因為碳纖維布既可以提高構件的承載力，又不易老化，耐腐蝕，起到了保護結構的作用。

二、碳纖維復合材料加固混凝土結構技術的主要優(yōu)點

（1）高強、高效

碳纖維作為一種復合型材料，具有很高的抗拉強度，一般≥3000MPa，相當于一般鋼材的7-10倍左右，并且其彈性模量也比較高，能夠適應強度的變化；延伸率較小，密度在1.8g/cm2左右，可以充分利用其優(yōu)異的力學性能來提高混凝土結構的承載力、延性、抗裂性，以達到高效、高強加固修復混凝土的目的。

（2）施工簡便, 加固周期短

碳纖維不同于其他的鋼筋材料，由于質量比較小，不需要大型的機械進行施工，這就節(jié)約了成本，并且不受施工空間的限制，對周圍的環(huán)境影響也小，在某些情況下，能夠保證施工；并且具有加固周期短，在施工中只需要將碳纖維布粘貼在結構的表面達到固化，就能滿足要求。

（3）施工質量容易保證

碳纖維布加固構件的施工質量標準主要反映在碳纖維布粘貼的密實程度。由于碳纖維布是柔性的, 很容易粘貼在結構表面上, 使碳纖維布與混凝土表面粘貼密實, 一般情況下都可以保證碳纖維布的有效粘貼面積不小于95%, 很易滿足碳纖維布加固施工的質量要求。

（4）強的防水和防腐蝕效果

碳纖維布粘貼固結在混凝土表面, 環(huán)氧樹脂膠附著在結構表面, 防水效果好, 可防止鋼筋銹蝕。碳纖維材料具有較佳的耐腐蝕性能, 不必擔心建筑物經(jīng)常遇到的各種酸、堿、鹽對結構的腐蝕。

（5）適用面廣

碳纖維具有很廣的適用范圍，如工業(yè)、民用建筑、水利工程等各種類型結構的不同受力狀況等。不受結構形狀的限制。

三、碳纖維布的增強技術及操作要求

在混凝土構件碳纖維增強過程中，應該做好各項工作，包括混凝土表面預處理、修補凹坑、涂底膠、涂膩子層、粘貼纖維布及增強層表面處理等步驟。

1、卸荷

加固前需要對結構外部約束都進行卸載，防止在加固過程中，約束突然失效，導致加固效果不能達到設計要求。

2、基底處理

首先應該對基底表面進行預處理，因為在混凝土澆筑完成后，可能會在表面出現(xiàn)剝落、蜂窩、空鼓、腐蝕等影響表面平整的現(xiàn)象，對于這些問題應該及時進行處理，利用硬毛刷沾洗滌劑，將混凝土表面所粘污物除去，用冷水沖洗，再進行噴砂或打磨除去1-2mm的表層，并用空氣吹去表面的細粉粒。以15%(體積比)的稀鹽酸涂于混凝土表面，20 min后將其沖洗干凈，用pH試紙測其表面，若呈酸性，可用2%(體積比)的氨水中，然后清洗干凈。再利用混凝土角磨機、砂紙等機具清除混凝土表面的浮漿、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分，要用打磨機打磨平整。

3、涂底膠(FP膠)

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(jù)現(xiàn)場實際氣溫決定用量并嚴格控制使用時間。一般情況下1 h內用完。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(xiàn)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2d～3d。

4、找平

（1）混凝土表面凹陷部位應用FE膠填平,模板接頭等出現(xiàn)高度差的部位應用FE膠填補,盡量減小高度差；（2）轉角處也應用FE膠修補成光滑的圓弧,半徑不小于10mm。

5、粘貼

（1）按設計要求的尺寸及層數(shù)裁剪碳纖維布，特殊要求，碳纖維布長度應在3m之內；（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；（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后方可進行下一層的粘貼；（4）在最后一層碳纖維布的表面均勻涂抹FR膠；（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。

6、保護

當粘貼好碳纖維布以后，應該對表面做好養(yǎng)護工作，可以在表面涂抹*涂料等方法進行保護。

7、加固施工要點

（1）在加固前，需要對構件上的約束進行卸載，這項工作是較容易被忽視的環(huán)節(jié)，應為在實際施工中，混凝土構件在負荷外包CFRP時，外包的CFRP相對于混凝土表面存在一定的滯后，當CFRP還沒有粘貼完成時，就出現(xiàn)了構件斷裂的事故，這種效應將降低CFRP的補強效果，不能發(fā)揮碳纖維布的高強抗拉性能。

（2）在鋼筋混凝土結構進行加固時，其彎角的半徑不得小于20mm，以減小應力集中現(xiàn)象，但是在實際施工中，常常出現(xiàn)裂縫的地

四、結束語

碳纖維布具有自重輕、強度高、抗疲勞、耐腐蝕、耐久、耐水、抗撕裂性佳、能與基材緊密連接、協(xié)調性優(yōu)越等明顯優(yōu)勢,且施工便捷,施工質量易于保證,在后期使用過程中也不需要定期維護,因而該技術的加固效果及綜合經(jīng)濟效果好;用碳纖維布加固鋼筋混凝土梁后,其受彎、受剪承載力有明顯提高;碳纖維布的加固性能對加固效果影響很大,為保證抗彎、抗剪加固效果及充分發(fā)揮碳纖維布加固后的補強強度,必須做好碳纖維布的錨固工作;碳纖維布用于結構加固時的施工特別重要,必須確保施工質量,否則加固效果將大打折扣。

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