淺談碳纖維加固施工工藝（11頁）

1、淺談碳纖維加固施工工藝摘要：通過對構(gòu)件外部粘碳纖維布加固法進(jìn)行了分析，對目前結(jié)構(gòu)加固市場進(jìn)行了深入研究，此加固方法是一種新穎的加固方法，它的施工費用低、操作簡便、迅速，加固效果良好，適用于多種體系。根據(jù)工程實踐取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和質(zhì)量效果，根據(jù)實際成果，通過總結(jié)，對此施工工藝進(jìn)行簡單論述。關(guān)鍵詞：碳纖維 混凝土 加固 結(jié)構(gòu)文章作者：亓華榮1.施工特點：1.1高效高強：碳纖維材料具有優(yōu)異的物理力學(xué)性能?？估瓘姸雀撸瑥椥阅Ａ颗c鋼較為接近，極適合于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的加固補強。1.2重量輕、厚度薄：碳纖維比重（1.8g/cm3）僅為鋼的1/4，每層厚度小于1mm（0.10.2mm）基本不增加

2、結(jié)構(gòu)自重及截面尺寸。1.3適用面廣：廣泛適用于工業(yè)與民用建筑的梁、板、柱、拱、殼、墩等構(gòu)件及橋梁、隧道、涵洞、煙囪、水塔、水池等不同結(jié)構(gòu)形式的建、構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)加固補強及抗震加固，可用于曲面及節(jié)點的結(jié)構(gòu)加固，且不改變結(jié)構(gòu)的形狀及不影響結(jié)構(gòu)外觀。1.4施工便捷：不須大型機(jī)械，沒有濕作業(yè)，無須其它固定設(shè)施，施工工效高。1.5施工質(zhì)量易保證：質(zhì)輕柔軟，易粘附。1.6良好的耐久性及耐腐蝕性：耐酸堿鹽及大氣環(huán)境腐蝕，不需定期維護(hù)。2.適用范圍： 2.1從增強構(gòu)件耐彎曲能力方面考慮。適用于建筑物的橫梁、橋梁、板面等構(gòu)件的彎曲張力面。2.2從提高構(gòu)件耐剪切能力方面考慮。適用于建筑物立柱、橋梁的橋墩等外圍面。2

3、.3從延長構(gòu)件使用壽命，增加載荷、修補裂縫方面考慮。適用于混凝土結(jié)構(gòu)表面裂縫、樓板面、橋板面等。3.工藝原理：利用同一方向排列的高強碳纖維織物，通過專用化學(xué)粘結(jié)膠，嚴(yán)密貼著于混凝土結(jié)構(gòu)表面，在不增加結(jié)構(gòu)物荷重和外形尺寸的前提下，達(dá)到加固補強被加固構(gòu)件強度及改善結(jié)構(gòu)受力性能的目的。4.工藝流程及操作要點：4.1工藝流程：混凝土表面處理：修補裂縫，去除損傷劣化混凝土，表面打平、將轉(zhuǎn)角打成圓弧狀。配制并涂刷底層樹脂：確認(rèn)混凝土表面狀態(tài)，攪拌涂敷基層樹脂利用膩子整平結(jié)構(gòu)表面。配制找平材料并對不平整處修復(fù)處理配制并涂刷浸漬樹脂粘貼碳纖維片材：繪制碳纖維布的布設(shè)圖，剪切碳纖維布，鋪貼基準(zhǔn)放線，確認(rèn)基底樹脂

4、面狀態(tài)，當(dāng)多層鋪設(shè)時，攪拌浸 漬樹脂，鋪貼碳纖維布，表面涂浸漬樹脂。做面層整飾：涂裝、抹砂漿、耐火噴涂等4.2操作要點：4.2.1混凝土表面處理4.2.1.1清除被加固構(gòu)件表面的剝落、疏松、蜂窩、腐蝕等劣化混凝土，露出混凝土結(jié)構(gòu)層，并用修復(fù)材料將表面修復(fù)平整。4.2.1.2按設(shè)計要求對裂縫進(jìn)行灌縫或封閉處理。若有凹陷處，用修補材料將表面修復(fù)平整，并保證混凝土保護(hù)層厚度不小于15mm。4.2.1.3被粘貼混凝土表面應(yīng)打磨平整，除去表層浮漿、油污等雜質(zhì)，直至露出混凝土結(jié)構(gòu)新面，且平整度應(yīng)達(dá)到5mm/m。構(gòu)件轉(zhuǎn)角粘貼處要進(jìn)行導(dǎo)角處理并打磨成圓弧狀，圓弧半徑應(yīng)不小于20mm。4.2.1.4表面打磨后，

5、用強力吹風(fēng)器或吸塵器將表面粉塵徹底清除。并保持干燥。4.2.2配制并涂刷底層樹脂4.2.2.1底膠的配置，應(yīng)按產(chǎn)品供應(yīng)商提供的底膠配置說明書進(jìn)行操作。4.2.2.2底膠應(yīng)用滾筒刷或特制的毛刷均勻涂布在已用丙酮檫凈的混凝土表面，調(diào)好的底膠應(yīng)在規(guī)定的時間內(nèi)用完。當(dāng)指觸干燥后方可進(jìn)入下一工序。4.3配制找平材料并對不平整處修復(fù)處理4.3.1應(yīng)按產(chǎn)品供應(yīng)商提供的工藝規(guī)定配制找平材料4.3.2應(yīng)對混凝土表面凹陷部位用找平材料填補平整，且不應(yīng)有棱角。4.3.3轉(zhuǎn)角處應(yīng)用找平材料修復(fù)為光滑的圓弧，半徑不應(yīng)小于20mm。4.3.4應(yīng)在找平材料表面干燥后立即進(jìn)行下一步工序施工。4.4配制并涂刷浸漬樹脂2.5.1

6、粘結(jié)劑（粘浸膠）的配制，應(yīng)按粘結(jié)劑供應(yīng)廠商提供的配比和工藝要求進(jìn)行，且應(yīng)有專人負(fù)責(zé)。2.5.2調(diào)膠使用的工具應(yīng)為低速攪拌器，攪拌應(yīng)均勻，無氣泡產(chǎn)生，并應(yīng)防止灰塵等雜質(zhì)混入。樹脂配制時應(yīng)按產(chǎn)品說明書中規(guī)定的配比稱量置于容器中，用攪拌器均勻攪拌至色澤均勻。攪拌用容器內(nèi)及攪拌器上不得有油污及雜質(zhì)。應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實際環(huán)境溫度決定樹脂的每次拌合量，并按使用要求嚴(yán)格控制使用時間。2.6粘貼碳纖維片材2.6.1粘貼碳纖維布 按圖紙要求的尺寸裁剪碳纖維布。 應(yīng)按產(chǎn)品供應(yīng)商提供的工藝規(guī)程配制浸漬樹脂并均勻涂抹于所要粘貼的部位。 將裁剪好的碳纖維織物敷在涂好粘結(jié)劑的基層上。用專用的滾筒順纖維方向在已貼好碳纖維織物的面

7、上多次滾壓，排除氣泡，使浸漬樹脂充分浸透碳纖維布，滾壓時不得損傷碳纖維布。 多層粘貼重復(fù)上述步驟，應(yīng)在纖維表面浸漬樹脂指 最后在碳纖維織物的表面均勻涂抹一道粘結(jié)劑。 按粘結(jié)劑生產(chǎn)供應(yīng)商規(guī)定的固化時間養(yǎng)護(hù)至固化后，及時進(jìn)行施工質(zhì)量檢驗、驗收。2.6.2粘貼碳纖維板 應(yīng)按設(shè)計要求的尺寸裁減碳纖維板，按產(chǎn)品供應(yīng)商提供的工藝規(guī)定配制粘結(jié)樹脂。 將碳纖維板要粘貼的一面擦拭干凈至白布擦拭檢查無碳微粒為止。如需粘貼兩層時，對底層碳纖維板兩面均要擦拭干凈。 擦拭干凈的碳纖維板應(yīng)立即涂粘結(jié)樹脂，膠層應(yīng)成突起狀，平均厚度1.22mm。 將涂有粘貼樹脂的碳纖維板用手輕壓貼于需粘貼的位置。用橡皮滾筒順纖維方向均勻平穩(wěn)

8、壓實，使樹脂從板兩邊溢出，保證密實無空洞。當(dāng)平行粘貼多條碳纖維板時，兩條板帶之間的空隙不應(yīng)小于5mm；注意加壓時，不得使板移動錯位。 需粘貼兩層碳纖維板時，應(yīng)連續(xù)粘貼。如不能立即粘貼，應(yīng)在開始粘貼前對底層碳纖維表面重新作好清潔工作。2.7做面層整飾當(dāng)需要做表面防護(hù)時，應(yīng)按有關(guān)規(guī)范的規(guī)定處理，并保證防護(hù)材料與碳纖維片材之間有可靠的粘結(jié)。5.材料要求：施工前應(yīng)對粘貼部位混凝土的表面含水率及所處環(huán)境溫度進(jìn)行測量。若混凝土表層含水率4%或環(huán)境溫度5oC，則應(yīng)采取措施，在達(dá)到要求后，方可施工。5.1加固材料應(yīng)具有質(zhì)檢部門的產(chǎn)品性能檢測報告和合格證。5.2碳纖維片材：單層碳纖維布的單位面積碳纖維質(zhì)量不宜低

9、于150g/m2，且不宜高于450g/m2；碳纖維板的厚度不宜大于2.0mm，寬度不宜大于200mm，碳纖維體積含量不宜小于60%。5.3配套樹脂：采用碳纖維片材對混凝土結(jié)構(gòu)加固時，應(yīng)采用與碳纖維片材配套的底層樹脂、找平材料、浸漬樹脂或粘結(jié)樹脂。5.4清洗劑：高效洗滌劑、丙酮、清水6.施工機(jī)具：角磨機(jī)、電箱、砂輪片、鋼絲刷。電錘、手吹風(fēng)、攪拌器、棉絲、墨斗、墨水、線墜、水平尺、盒尺、石筆、紅藍(lán)鉛筆等。7.勞動力組織：序號職 務(wù)人 數(shù)職 責(zé)1項目負(fù)責(zé)人1人全面負(fù)責(zé)施工管理和資源調(diào)配2工長1人負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)指揮現(xiàn)場及機(jī)具操作人員3技術(shù)員2人負(fù)責(zé)施工技術(shù)和資料整理4試驗員1人通過試驗獲得粘接劑技術(shù)參數(shù)指導(dǎo)

10、施工5測量工1人現(xiàn)場測量放線、施工記錄等6電工1人負(fù)責(zé)現(xiàn)場機(jī)械安全用電操作7質(zhì)量、安全員2人負(fù)責(zé)整個工地質(zhì)量、安全事宜8材料員1人負(fù)責(zé)工地材料采購和保管9操作工人8-10人勞務(wù)分工操作人員8.質(zhì)量預(yù)控措施：8.1、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：主控項目：粘碳纖維必須符合設(shè)計要求及加固行業(yè)施工規(guī)范。允許偏差項目,見表序號檢驗項目合格標(biāo)準(zhǔn)檢驗方法1碳纖維片粘貼位置與設(shè)計要求位置相比,中心線偏差10mm鋼尺測量2碳纖維片粘貼量大于設(shè)計數(shù)量根據(jù)測量計算3粘貼數(shù)量1.單個空鼓面積100mm2充膠修復(fù);1000m2割除修補2.空鼓面積之和與總粘貼面積之比小于5%錘擊法或其它有效方法4粘結(jié)劑層厚板:2m1.0mm用上述試件,用

11、剛尺測量織物:小于2mm8.2修復(fù)方法如碳纖維片材施工不符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，則需進(jìn)行相應(yīng)處理。其中空鼓處理方法如下:8.2.1注入粘結(jié)樹脂法：在碳纖維片上打開2個以上的孔,使用注射器注入粘結(jié)樹脂(或低粘度型樹脂)。8.2.2割刀切入2-3刀，用橡膠刮板、毛刷沾上適量樹脂，添進(jìn)割開的縫內(nèi)。8.2.3補丁補修法當(dāng)帖片完全固化后,且無法用割刀切開或注入樹脂時,或出現(xiàn)褶皺或松弛時,應(yīng)采用此方法割去不良部分,重新粘貼碳纖維片.8.3、成品保護(hù)8.3.1粘貼碳纖維片后，須自然養(yǎng)護(hù)24小時達(dá)到初期固化。應(yīng)保證固化期間不受干擾。8.3.2碳纖維片粘貼后達(dá)到設(shè)計強度所需自然養(yǎng)護(hù)的時間：平均氣溫在20oC左右時，需要一

12、周。在此期間應(yīng)防止貼片受到硬性沖擊。8.4應(yīng)注意的質(zhì)量問題8.4.1粘碳纖維用膠應(yīng)嚴(yán)格按照膠的使用說明去使用嚴(yán)禁按照想象使用或亂用。8.4.2碳纖維布在受力方向一定要與所加固構(gòu)件的受力方向一致。8.4.3粘貼后的碳纖維與原結(jié)構(gòu)應(yīng)緊貼，如有空隙應(yīng)用滾洞反復(fù)的擠壓。直到空隙小于驗收規(guī)范方為合格。8.4.4結(jié)構(gòu)面的處理要平整，在上膠粘貼前需對其清理干凈。8.4.5每層碳纖維粘貼后，應(yīng)用羅拉反復(fù)的滾壓，以保證粘結(jié)膠的完全滲透碳纖維織物。8.5應(yīng)具有以下質(zhì)量記錄：8.5.1碳纖維檢測報告（進(jìn)關(guān)單）。8.5.2膠的出廠合格證，檢驗報告。8.5.3分項/分部工程質(zhì)量驗收單。8.5.4隱檢、預(yù)檢記錄。8.5.

13、5設(shè)計變更、洽商記錄。8.5.6其他技術(shù)文件。9.安全預(yù)控措施：9.1碳纖維為導(dǎo)電材料，施工碳纖維時應(yīng)遠(yuǎn)離電氣設(shè)備和電源，或采取可靠的防護(hù)措施。9.2施工過程中應(yīng)避免碳纖維彎折。9.3碳纖維配套樹脂的原料應(yīng)密封儲存，遠(yuǎn)離火源，避免陽光直接照射。9.4樹脂的配制和使用場所應(yīng)保持通風(fēng)良好。9.5現(xiàn)場施工人員應(yīng)采取相應(yīng)的勞動保護(hù)措施9.6各種粘結(jié)劑材料不得沾染生活水源，廢棄物不得倒如下水道、應(yīng)按環(huán)保要求集中處理。10.應(yīng)用實例：北京山西大廈二期續(xù)建工程（加層工程），主樓為剪力墻結(jié)構(gòu)，原地下二層、地上八層，現(xiàn)為地下二層、地上十五層；裙樓為框架結(jié)構(gòu)地下一層、地上二層，現(xiàn)為地下一層、地上五層。建成后為四星級酒店，為滿足新的建筑功能及設(shè)備管道安裝的要求，需在原有結(jié)構(gòu)墻、樓板及梁