結(jié)構(gòu)碳纖維加固技術(shù)

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1 前言
　　由于受施工質(zhì)量及交通運(yùn)輸量的大幅度增長和各種自然環(huán)境 因素的綜合影響，已建成的混凝土橋梁結(jié)構(gòu)可能會出現(xiàn)承載力不 足、混凝土表面裂縫等問題，但是這些橋梁絕大部分是可能通過 加固改造而繼續(xù)使用的。碳纖維加固修補(bǔ)結(jié)構(gòu)技術(shù)是一種新型的 結(jié)構(gòu)加固技術(shù)，它是利用樹脂類粘結(jié)材料將碳纖維布粘貼于混凝 土表面，以達(dá)到對結(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20世紀(jì)80年代美、日 等發(fā)達(dá)國家，我國起步較晚，應(yīng)大力研究推廣應(yīng)用。
　　2 特點(diǎn)
　　2.1 補(bǔ)強(qiáng)物薄而輕，幾乎不增加原結(jié)構(gòu)尺寸及自身重量。
　　2.2 施工簡便、快捷。
　　2.3 抗酸堿鹽類介質(zhì)的腐蝕，應(yīng)用面廣。
　　2.4 可以有效的封閉混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫，延長結(jié)構(gòu)的使用壽命。
　　2.5 易于保持結(jié)構(gòu)原狀。
　　2.6 碳纖維片具有良好的耐久性能。
　　3 適用范圍
　　3.1 鋼筋混凝土構(gòu)件抗彎加固。
　　3.2 鋼筋混凝土梁柱構(gòu)件的抗剪加固。
　　3.3 混凝土柱的抗震加固。
　　3.4 砌體的抗震加固。
　　4 工藝原理
　　碳纖維補(bǔ)強(qiáng)加固原理是采用碳纖維片材(高強(qiáng)度或高彈性模 量的連續(xù)碳纖維，單向排列成束，用環(huán)氧樹脂浸漬固化的碳纖維板或未經(jīng)樹脂浸漬固化的碳纖維布，統(tǒng)稱碳纖維片材)，將片材 用專門配制的粘貼樹脂或浸漬樹脂粘貼在橋梁混凝土構(gòu)件需補(bǔ)強(qiáng) 加固部位表面，樹脂固化后與原構(gòu)件形成新的受力復(fù)合體并共同 工作，從而起到加固作用。
　　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，電動攪拌器 均勻攪拌，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際氣溫決定用量并嚴(yán)格控制使用時間。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(固化時間視現(xiàn)場氣溫而定，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，在確定所粘貼部位無誤后剝?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。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 在最后一層碳纖維的表面均勻涂抹FR膠。
　　5.5.5 碳纖維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。
　　5.6 保護(hù)
　　加固后的碳纖維表面應(yīng)采取抹灰或噴防火涂料進(jìn)行保護(hù)。
　　6 一般建議
　　6.1 碳纖維應(yīng)貼于梁的受拉區(qū)的下緣，如需要貼于梁側(cè)面時，宜 限于1/4梁高的范圍，對側(cè)面的碳纖面積應(yīng)乘以折減系數(shù);
　　6.2 碳纖維粘貼層數(shù)不宜超過五層;對多層碳纖應(yīng)考慮共同工作 系數(shù)的折減，碳纖層數(shù)過多將導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)的脆性破壞;
　　6.3 碳纖維的分條粘貼加固的效果優(yōu)于整幅粘貼;
　　6.4 碳纖維粘貼應(yīng)有可靠的錨固，錨固長度應(yīng)通過計(jì)算決定，必要 時可另加錨固設(shè)施;
　　6.5 一般來說，在橋板上的加固，需要粘貼至梁腋處;
　　6.6 纖維布互相銜接(接長)的部位采取重疊結(jié)構(gòu)，重疊部分長度 為不小于10cm。