淺談碳纖維加固混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

關(guān)健詞：碳纖維 加固 施工技術(shù)

　　碳纖維復(fù)合材料具有抗拉強(qiáng)度高、密度小、耐腐蝕性和耐久性好等優(yōu)點(diǎn)，碳纖維片加固補(bǔ)強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用研究始于20世紀(jì)80年代美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家，進(jìn)入20世紀(jì)90年代中后期我國(guó)的許多科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)也相繼進(jìn)行了這方面的試驗(yàn)研究。

　　碳纖維(CFRG)加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)是一項(xiàng)新型、高效的結(jié)構(gòu)加固補(bǔ)強(qiáng)技術(shù),比傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)加固方法優(yōu)越.它利用樹(shù)脂類(lèi)膠結(jié)材料將碳纖維物(布)粘貼于混凝土表面,達(dá)到對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件補(bǔ)強(qiáng)加固及改善結(jié)構(gòu)受力狀況的目的.碳纖維材料高強(qiáng)高效,重量輕,厚度薄,適用面廣,施工便捷,施工質(zhì)量易保證,有良好的耐久性和抗腐蝕性.

　　目前，在我國(guó)的北京、上海、天津、江蘇、福建等許多地區(qū)的橋梁和工民建工程中得到了廣泛的應(yīng)用。其中有些是由于意外事故而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的承載能力而需補(bǔ)強(qiáng)加固的；有些是由于混凝土強(qiáng)度或配筋不足而需補(bǔ)強(qiáng)加固的；有些是由于結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到或接近使用年限而需加固的；還有部分建筑是未進(jìn)行抗震設(shè)防的，滿足不了《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》GB50023-95要求，需進(jìn)行抗震加固。

　　1、高抗拉強(qiáng)度、高彈性模量。

　　2、施工方便，無(wú)需任何夾具、模板，能適應(yīng)各種結(jié)構(gòu)外形的補(bǔ)強(qiáng)而不改變構(gòu)件外形尺寸，可多層粘貼，并能有效地封閉混凝土的裂縫；

　　3、耐腐蝕及耐久性能好。

　　4、不增加結(jié)構(gòu)自重。

　　適用范圍：適用于各種形式的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的加固補(bǔ)強(qiáng)。

　　加固機(jī)理：利用專(zhuān)用環(huán)氧樹(shù)脂將抗拉強(qiáng)度極高的碳纖維片粘貼于混凝土結(jié)構(gòu)表面，并與之形成整體，共同工作。

　　二、碳纖維加固結(jié)構(gòu)施工特點(diǎn)

　　碳纖維加固結(jié)構(gòu)技術(shù)是利用碳纖維材料的特性，將碳纖維粘貼在結(jié)構(gòu)表面，從而起到對(duì)結(jié)構(gòu)的加強(qiáng)作用。 在實(shí)際施工過(guò)程中，碳纖維既可以單層粘貼也可以多層粘貼，還可以纏繞.對(duì)于各種不同類(lèi)型的節(jié)點(diǎn)、不規(guī)則的部位，都可用碳纖維進(jìn)行加固處理。 在橋梁加固運(yùn)用中，可粘貼在混凝土梁的頂面或底板上，用以提高梁的撓曲強(qiáng)度和剛度；也可粘貼在梁的腹板上，用以提高其抗剪強(qiáng)度；還可以將碳纖維纏繞在節(jié)點(diǎn)部位以滿足抗震設(shè)計(jì)的要求，具有高強(qiáng)高效、施工便捷、周期短等特點(diǎn)。在碳纖維結(jié)構(gòu)技術(shù)應(yīng)用中，影響加固質(zhì)量的因素主要有兩方面，一是碳纖維材料的抗拉強(qiáng)度，二是粘貼碳纖維材料用粘結(jié)劑的剪切強(qiáng)度。 碳纖維和混凝土的粘結(jié)質(zhì)量直接影響加固效果。 加固后，碳纖維與混凝土之間不能有氣泡，不能起鼓。 另外，碳纖維布是一種可任意曲折的纖維布材料，施工不受加固長(zhǎng)度的影響，適應(yīng)面廣。以上優(yōu)點(diǎn)將使碳纖維加固結(jié)構(gòu)技術(shù)在國(guó)內(nèi)未來(lái)的加固行業(yè)中起著越來(lái)越重要的作用。

　　加固施工工藝流程如下:基層處理→涂刷結(jié)構(gòu)膠→粘貼碳纖維→檢查與修補(bǔ)。

　　三、 施工工藝及施工方法

　　在碳纖維加固施工前，應(yīng)盡可能地卸去部分荷載，使碳纖維粘貼施工時(shí)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件承受的荷載作用減小到最小程度。其加固施工工序?yàn)椋夯炷�土基底處�?rarr;涂底層涂料→用環(huán)氧膩?zhàn)舆M(jìn)行殘缺修補(bǔ)→貼碳纖維片→養(yǎng)護(hù)→涂裝→完工驗(yàn)收。

　　1、混凝土基底處理

　�。�1）裂縫處理。寬度小于0.2mm的裂縫，用環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行表面涂抹封閉；大于0.2mm的裂縫用環(huán)氧樹(shù)脂灌縫。“革歷博”抗震加固的大梁大部分都有寬度不一的裂縫，最大裂縫達(dá)到 1mm以上，為此我們對(duì)所加固的主梁首先進(jìn)行了壓力灌膠處理。

　　（2）將混凝土構(gòu)件表面的殘缺、破損部分清除干凈，達(dá)到結(jié)構(gòu)密實(shí)部位，使其表面平整。

　　（3）檢查外露鋼筋是否銹蝕。如有銹蝕，需進(jìn)行必要處理。

　�。�4）對(duì)經(jīng)剔鑿、清除和露筋的構(gòu)件殘缺部分，用環(huán)氧砂漿進(jìn)行修補(bǔ)、復(fù)原，達(dá)到表面平整。

　�。�5）將構(gòu)件表面凸出部分（混凝土構(gòu)件交接部位、模板的段差等）打磨平整，修復(fù)后的段差要盡量平順；棱角的部位，用磨光機(jī)磨成圓角，圓角半徑須≥30mm。

　　（6）結(jié)構(gòu)或構(gòu)件表面打磨后，用吹風(fēng)機(jī)將表面灰塵和雜物清理掉，或用水及酒精清洗，并使表面充分干燥。“革歷博”工程施工中我們使用吹風(fēng)機(jī)將灰塵清理后又用酒精進(jìn)行清洗。

　　2、 涂底層涂料

　�。�1）把底層涂料的主劑和固化劑按規(guī)定比例稱量準(zhǔn)確后放入容器內(nèi)，用攪拌器攪拌均勻；一次調(diào)和量應(yīng)在可使用時(shí)間內(nèi)用完。

　�。�2）用滾筒刷均勻地將底層涂料涂刷于混凝土表面，指觸干燥后（一般養(yǎng)護(hù)3～24小時(shí)）才能進(jìn)行下一道工序的施工。

　　（3） 底層涂料指觸干燥或固化后，表面上的凸起部分（一般類(lèi)似結(jié)露的露珠一樣）要用砂布或角磨機(jī)磨平。

　　3、用環(huán)氧膩?zhàn)舆M(jìn)行殘缺修補(bǔ)

　�。�1）構(gòu)件表面凹陷部位應(yīng)用環(huán)氧膩?zhàn)犹钇�，并修�?fù)至表面平整、順滑。

　�。�2）內(nèi)角（段差、起拱等）要用環(huán)氧膩?zhàn)犹钛a(bǔ)，使之平順。膩?zhàn)油抗魏螅�表面仍存在的凹凸糙紋，應(yīng)再用砂紙打磨平整。

　　4、 粘貼碳纖維片

　�。�1）樹(shù)脂的主劑和固化劑應(yīng)按規(guī)定的比列稱量準(zhǔn)確，裝入容器用攪拌器均勻攪拌。一次調(diào)和量應(yīng)在可使用時(shí)間內(nèi)用完。

　　（2）纖維順長(zhǎng)方向片材的接頭必須搭接10cm以上。該部位應(yīng)多涂樹(shù)脂，脫泡、樹(shù)脂操作按正常進(jìn)行。在片材寬度方向不需要搭接。

　　（3）貼片前用滾筒刷均勻地涂抹粘貼用環(huán)氧樹(shù)脂，稱為下涂。貼片時(shí)，在纖維片和樹(shù)脂之間盡量不要有空氣。可用羅拉（專(zhuān)用工具）沿著纖維方向在碳纖維片上滾壓多次，使樹(shù)脂滲浸進(jìn)纖維中。

　　（4）纖維片施工30分鐘后，用滾筒刷均勻涂抹粘貼用環(huán)氧樹(shù)脂，稱為上涂。如需多層粘貼則重復(fù)3.4.1～3.4.4步驟，并保證底層粘貼的碳纖維片上涂已指觸干燥，才能粘貼下一層。

　�。�5）最后一層碳纖維的上涂應(yīng)涂刷均勻、周邊整齊。

　　5、養(yǎng)護(hù)

　�。�1） 碳纖維片施工后，應(yīng)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，保證養(yǎng)護(hù)期間的溫度不低于專(zhuān)用粘結(jié)劑的允許使用溫度。

　�。�2）養(yǎng)護(hù)期一般在1～2周內(nèi)。

　�。�3）對(duì)施工部位應(yīng)進(jìn)行遮擋封閉養(yǎng)護(hù)，防止風(fēng)吹、雨淋或有可能人為擾動(dòng)造成損壞。

　　6、 表面涂裝

　　對(duì)于有外觀裝飾要求的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件，可在粘貼后的碳纖維表面涂刷基于環(huán)氧基底的涂料或噴沙抹灰后涂刷常規(guī)涂料。

　　四、 施工主意事項(xiàng)

　�。�1）氣溫在5℃以下、相對(duì)濕度RH>85 %、混凝土表面含水率在8%以上、有結(jié)露的可能時(shí)，無(wú)有效措施不得施工。

　�。�2）由于碳纖維片為電的良導(dǎo)體，應(yīng)使其遠(yuǎn)離電源。

　　（3） 施工用各種樹(shù)脂遠(yuǎn)離明火，并避免陽(yáng)光直射。

　�。�4）施工及檢查人員應(yīng)穿防護(hù)工作服，配戴口罩、手套、防護(hù)眼鏡等防護(hù)用品。

　�。�5）施工現(xiàn)場(chǎng)通風(fēng)狀況良好。

　�。�6）當(dāng)樹(shù)脂粘附在皮膚上時(shí)，應(yīng)立即用肥皂水沖洗，濺入眼內(nèi)用清水清洗或及時(shí)就醫(yī)。

　�。�7）施工過(guò)程中要注意嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方案中的位置進(jìn)行粘貼碳纖維，如有偏差應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況畫(huà)圖留底備查，并注意告知后續(xù)施工人員在裝修過(guò)程中注意保護(hù)，嚴(yán)禁鉆孔、打釘?shù)瓤赡軗p壞碳纖維的作業(yè)。

　　我國(guó)對(duì)碳纖維材料的研究雖然起步較晚，但進(jìn)展很快。由于碳纖維具有良好的力學(xué)性能，高強(qiáng)高效、材質(zhì)薄、重量輕、施工簡(jiǎn)便、耐久耐腐蝕性好等優(yōu)點(diǎn)，是加固混凝土結(jié)構(gòu)的一種好方法，可以提高加固工程的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，值得大力推廣，具有廣闊的應(yīng)用前景。