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碳纤维加固技术

结构碳纤维加固技术
 1 前言
  由于受施工质量及交通运输量的大幅度增长和各种自然环境 因素的综合影响,已建成的混凝土桥梁结构可能会出现承载力不 足、混凝土表面裂缝等问题,但是这些桥梁绝大部分是可能通过 加固改造而继续使用的。碳纤维加固修补结构技术是一种新型的 结构加固技术,它是利用树脂类粘结材料将碳纤维布粘贴于混凝 土表面,以达到对结构及构件加固补强的目的。碳纤维材料 (CFRP)用于混凝土结构加固修补的研究始于20世纪80年代美、日 等发达国家,我国起步较晚,应大力研究推广应用。
  2 特点
  2.1 补强物薄而轻,几乎不增加原结构尺寸及自身重量。
  2.2 施工简便、快捷。
  2.3 抗酸碱盐类介质的腐蚀,应用面广。
  2.4 可以有效的封闭混凝土结构的裂缝,延长结构的使用寿命。
  2.5 易于保持结构原状。
  2.6 碳纤维片具有良好的耐久性能。
  3 适用范围
  3.1 钢筋混凝土构件抗弯加固。
  3.2 钢筋混凝土梁柱构件的抗剪加固。
  3.3 混凝土柱的抗震加固。
  3.4 砌体的抗震加固。
  4 工艺原理
  碳纤维补强加固原理是采用碳纤维片材(高强度或高弹性模 量的连续碳纤维,单向排列成束,用环氧树脂浸渍固化的碳纤维板或未经树脂浸渍固化的碳纤维布,统称碳纤维片材),将片材 用专门配制的粘贴树脂或浸渍树脂粘贴在桥梁混凝土构件需补强 加固部位表面,树脂固化后与原构件形成新的受力复合体并共同 工作,从而起到加固作用。
  5 工艺流程及操作要求
  工艺流程为卸荷→基底处理→涂底胶→找平→粘贴→保护。
  5.1 卸荷
  加固前应对所加固的构件尽可能卸荷。
  5.2 基底处理
  5.2.1 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。
  5.2.2 裂缝部位应首先进行封闭处理。
  5.2.3 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≥10mm)。
  5.2.4 用吹风机将混凝土表面清理干净,并保持干燥。
  5.3 涂底胶(FP胶)
  5.3.1 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1h内用完。
  5.3.2 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2~3d。
  5.4 找平
  5.4.1 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。
  5.4.2 转角处也应用FE胶修补成光滑的圆弧,半径不小于10mm。
  5.5 粘贴
  5.5.1 按设计要求的尺寸及层数裁剪碳纤维布,除非特殊要求,碳纤维布长度一般应在3m之内。
  5.5.2 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。
  5.5.3 粘贴碳纤维,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。多层粘贴应重复上述步骤, 待碳纤维布表面指触干燥方可进行下一层的粘贴。
  5.5.4 在最后一层碳纤维的表面均匀涂抹FR胶。
  5.5.5 碳纤维沿纤维方向的搭接长度不得小于100mm,碳纤维端部固定用横向碳纤维或粘钢固 定。
  5.6 保护
  加固后的碳纤维表面应采取抹灰或喷防火涂料进行保护。
  6 一般建议
  6.1 碳纤维应贴于梁的受拉区的下缘,如需要贴于梁侧面时,宜 限于1/4梁高的范围,对侧面的碳纤面积应乘以折减系数;
  6.2 碳纤维粘贴层数不宜超过五层;对多层碳纤应考虑共同工作 系数的折减,碳纤层数过多将导致混凝土结构的脆性破坏;
  6.3 碳纤维的分条粘贴加固的效果优于整幅粘贴;
  6.4 碳纤维粘贴应有可靠的锚固,锚固长度应通过计算决定,必要 时可另加锚固设施;
  6.5 一般来说,在桥板上的加固,需要粘贴至梁腋处;
  6.6 纤维布互相衔接(接长)的部位采取重叠结构,重叠部分长度 为不小于10cm。

 

作者:上海加固
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