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探讨建筑工程中采用碳纤维布加固方法

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探讨建筑工程中采用碳纤维布加固方法 摘要:中国建筑市场巨大,大量的建筑物如房屋等混凝土结构占 有非常的大的比重,在施工中不可避免会出现质量问题,如果混凝 土结构出现问题就拆除的话,损失是巨大的,而采用成本较低的加 固材料进行混凝土部分结构的加固,就能使整个建筑物的寿命得以 延长。下面现就建筑工程中采用碳纤维布加固方法进行了探讨。仅 供参考。 关键词:建筑工程碳纤维布加固 一、碳纤维材料的特点 用碳纤维复合的工程材料优于金属材料,其抗拉强度高于钢材 3~4 倍;刚度高于 2~3 倍;耐疲劳性高于 2 倍;重量比钢材轻 3~4 倍;热膨胀系数小 4~5 倍。它的出现使碳纤维复合材料具有更广阔 的发展和应用前景。 目前碳纤维的生产原料有三大体系:聚丙稀腈纤维、沥青纤维和 黏胶纤维。沥青基碳纤维是一种高科技含量,高附加值的新型多用 途材料,根据碳纤维的机械强度,一般分为通用级碳纤维和高性能 碳纤维。通用级碳纤维的抗拉强度约为 70~140kg/mm2,弹性模量 3~10t/mm2。高性能碳纤维的抗拉强度约为 200~350kg/mm2,弹性 模量 10~40t/mm2。 碳纤维加固混凝土结构所用材料主要有两种,即为碳纤维材料 与粘贴用树脂。碳纤维材料主要为通用级基碳纤维,特殊情况下采 用高性能碳纤维。原则是该纤维具有优异的力学性能、良好的黏合 性、耐热性及抗腐性,并能满足工程强度需要。 粘贴用树脂为环氧类材料,主要作用是提高粘贴质量,使其与混 凝土结构共同承受外部荷载。在施工中应先在底层涂一层基底树脂, 浸透进混凝土表面,使粘贴后的碳纤维材料与混凝土结构形成一个 整体。 二、采用碳纤维布加固的优点 (1)施工周期短,碳纤维复合材料加固混凝土结构不需要大型 机具、设备,在保证施工质量和无意外干扰的前提下,同样条件下所 需时间不足目前国内大量应用的粘钢板方法所需时间的 1/2。根据 有关统计资料,同为粘贴加固工法,粘贴碳纤维片材是粘贴钢板施 工工效的 4 倍~8 倍。 (2)具有极佳的耐腐蚀性能,适用于地下结构、给排水结构、海 工结构、化工车间等易锈蚀工程的加固,无论是结构类型、结构形 状有何差别,它都能顺利地解决加固问题,而其他加固手段却是很 难实现的。 (3)施工质量易保证,即使被加固结构的表面不是非常*整,粘 结碳纤维加固也可以保证* 100%的粘贴率,且现场检测方便,即使 有小的空鼓,也可以用针管注胶法补救。由于碳纤维自身优异的物 理力学性能,在加固混凝土结构中利用其高强度、高弹性模量的特 点提高了混凝土的承载力等。 (4)施工干扰小,在较小的空间中即可实施碳纤维片材加固结 构的施工,除了混凝土表面处理时的灰尘需要控制以外,对一般结 构物的正常使用几乎无任何干扰。在对桥梁、道路进行碳纤维片材 加固施工时,可以不中断交通。 (5)不增加结构自重,因碳纤维片材轻薄,粘贴后几乎不增加结 构重量。 三、构造做法 为了加强梁(柱)碳纤维布锚固及增加抗剪能力,一般在梁(柱) 端每侧粘贴 160mm 宽 u(口)型箍 1 道,在主次梁相交处每侧粘贴 160mm 宽 u 型箍 1 道。 u 型箍的粘贴高度宜取构件截面高度,对于 u 型粘贴形式,宜在上 端粘贴纵向碳纤维片材压条,口型箍全截面封闭粘贴。 考虑到碳纤维布多层粘贴时受施工现场影响的因素较大,建议 受弯构件粘贴碳纤维布的层数不应超过 3 层。 四、施工工艺 (1)基底处理。a.混凝土表面出现剥落、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。b.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*整,尤其是表面的 凸起部位要磨*,转角粘贴处要进行倒角处理并打磨成圆弧状(r≥ 20mm)。c.风机将混凝土表面清理干净,并保持干燥。 (2)涂底胶。a.按主剂:固化剂=3:1 配置底胶。将主剂与固化剂 先后置于容器中,用台秤计量,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 20min~50min 内用 完。b.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 6h~24h。 (3)找*。a.混凝土表面凹陷部位应用修补剂填*,模板接头等 出现高度差的部位应用修补剂填补,尽量减小高度差。b.转角处应 用修补剂修补成光滑圆弧,半径不小于 20mm。待修补剂表面干燥后 方可进行下一步工序。 (4)粘贴。a.按设计要求的尺寸裁剪碳纤维布。b.调配、搅拌 粘贴材料粘结剂(使用方法与底胶相同),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。涂刷厚度要比底 胶稍厚。严禁出现漏刷现象,特别注意要粘贴碳纤维的边缘部位。 c.粘贴碳纤维布,在确定所粘贴部位无误后,用特制工具反复沿纤 维方向滚压,去除气泡,并使粘结胶充分浸透碳纤维布;并用刮板刮 涂碳纤维布表面粘结胶,使之均匀。多层粘贴应重复上述步骤,待碳 纤维布表面指触干燥后方可进行下一层的粘贴。d.在最后一层碳纤 维布的表面均匀涂抹粘结胶。用工具反复沿纤维方向滚压,并用刮 板刮涂碳纤维布表面粘结胶,使之均匀。e.碳纤维布沿纤维方向的 搭接长度不得小于 200mm。 (5)保护。加固后的碳纤维布表面采用抹灰或喷防火涂料进行 保护。 (6)质量要求。a.每一道工序结束后均应按工艺要求进行检查, 并做好相关的验收记录,如出现质量问题,立即返工。b.施工结束后 的现场验收以评定碳纤维布与混凝土之间的粘结质量为主,用小锤 等工具轻轻敲击碳纤维布表面,以回音判断粘结效果。如出现空鼓 等粘贴不密实的现象,应采用针管注粘结胶的方法进行补救。粘结 面积若少于 90%,则判定粘结无效,需重新施工。c.严格控制施工现 场的温度和湿度。施工温度在 5℃~35℃范围内,相对湿度不大于 70%。 五、结语 总之,碳纤维片材加固混凝土结构的施工周期短、效率



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