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碳纖維布結(jié)構(gòu)加固技術(shù)簡介

　　粘貼碳纖維結(jié)構(gòu)加固技術(shù)是指采用高性能粘結(jié)劑將碳纖維布粘貼在建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件表面，使兩者共同工作,，提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的（抗彎,、抗剪）承載能力，由此而達到對建筑物進行加固、補強的目的,。

碳纖維增強聚合物（Carbon Fibre Reinforced Poly-mer簡稱CFRP,，也稱為碳纖維增強塑料）是由環(huán)氧樹脂膠粘高抗拉強度的碳纖維束而成的。使用碳纖維布加固具有以下幾個優(yōu)點：a,、強度高（強度約為普通鋼材的10倍）,，效果好；b,、加固后能大大提高結(jié)構(gòu)的耐腐蝕性及耐久性,；c、自重輕（約200g/m2）,，基本不增加結(jié)構(gòu)自重及截面尺寸,；柔性好，易于裁剪,，適用范圍廣,；d、施工簡便（不需大型施工機構(gòu)及周轉(zhuǎn)材料）,，易于操作,，經(jīng)濟性好；e,、施工工期短（本工程實例僅用一周）,；因此，碳纖維結(jié)構(gòu)加固技術(shù)在混凝土結(jié)構(gòu)方面已產(chǎn)生較大的效應(yīng),。

碳纖維加固技術(shù)適用于各種結(jié)構(gòu)類型,、各種結(jié)構(gòu)部位的加固修補，如梁,、板,、柱、屋架,、橋墩,、橋梁、筒體,、殼體等結(jié)構(gòu),，要求基層混凝土的強度等級不低于C15即可,；另外,，磚砌體的某些力學(xué)性能也可以用碳纖維進行加固。

　2,、碳纖維布加固的原理

用于建筑結(jié)構(gòu)加固的碳纖維材料具有優(yōu)良的力學(xué)性能,，其抗拉強度一般為建筑用鋼材的十幾倍；但是,，碳纖維材料織成碳纖維布后,，其中的各碳纖維絲很難*共同工作,，在承受較低的荷載時，一部分應(yīng)力水平較高的碳纖維絲首先達到其抗拉強度并退出工作狀態(tài),，以此類推,，各碳纖維絲逐漸斷裂，直至整體破壞,。而使用粘結(jié)劑后,，各碳纖維絲能很好地共同工作，大大提高碳纖維布的抗拉強度,，故碳纖維加固首先必須使碳纖維布中的碳纖維絲能共同工作,，因此粘結(jié)劑對碳纖維布的加固起著關(guān)鍵的作用，它既要確保各碳纖維絲共同工作,，同時又確保碳纖維布與結(jié)構(gòu)共同工作,，從而達到加固的目的。

3,、工程概況

　某制藥廠保太松車間建于1984年,，因*受腐蝕性氣體的侵蝕，三根薄腹梁下弦混凝土與鋼筋均遭受嚴重腐蝕,，導(dǎo)致保護層混凝土開裂,、酥松、剝落,，下弦鋼筋銹蝕,、剝落，鋼筋受力截面削弱,，危及結(jié)構(gòu)安全,，影響工人的生產(chǎn)情緒；經(jīng)與設(shè)計人員一起進行分析比較,，選擇粘貼碳纖維布進行加固,，能防止腐蝕性氣體的侵蝕，延長梁的使用壽命,。

　4,、碳纖維布加固的依據(jù)及前提

 　4.1碳纖維布加固的依據(jù)

       ⑴某制藥廠提供的保太松車間圖紙。

　　⑵屋架的腐蝕情況,。

   　⑶薄腹梁的實際檢測強度,。

　　⑷《混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)程》。

　 4.2碳纖維布加固的前提

首先,，利用回彈法對薄腹梁混凝土進行檢測,，以供加固參考。經(jīng)檢測，混凝土的實際強度為C30.

　　根據(jù)設(shè)計圖紙,，及現(xiàn)場混凝土,、鋼筋的腐蝕情況，考慮提高下弦的抗拉強度等級,，為此,，將610mm寬的T700S型碳纖維布裁成兩半，分兩層粘貼在下弦的底面及兩側(cè)（薄腹梁下弦寬度為200mm）,，加固后,，相當于增加原受拉鋼筋面積的46%，彌補了由于原鋼筋銹蝕而造成的截面削減,，構(gòu)件的承載力得到加強,，而且，總體配筋率ρmin≤ρ≤ρmax,，可以滿足使用要求,。

          4.3碳纖維布的設(shè)計

　 因梁底寬度為200mm，而碳纖維布的寬度為610mm,，兼顧加固時碳纖維布的幅寬效應(yīng)及下弦的受拉范圍,，考慮將碳纖維布裁為兩半，一層為300mm寬,，一層為310mm寬,，分兩層粘貼在梁的下側(cè)及兩面?zhèn)冗叄▋蓚?cè)邊高度為50-55mm），應(yīng)注意：轉(zhuǎn)角處須處理成圓角（R≥10mm）,。

　　5,、碳纖維布加固的施工

5.1.1施工材料的準備

　　北京華麗恒固工程技術(shù)研究有限公司生產(chǎn)的CFSR膠（底膠）及CFSR膠（粘著膠），CFS型碳纖維布,。

5.1.2輔助材料的準備

滾筒 ,，刮板，角向磨光機,，剪刀,，鑿子，榔頭,，臺秤,，丙酮。

5.1.3搭設(shè)腳手架

按安全規(guī)程要求搭設(shè)好腳手架,，高度以方便施工為前提,。

⑴把屋架下弦被腐蝕部位的疏松混凝土鑿掉，把銹蝕的鋼筋用鋼絲刷刷掉被銹蝕層,。

⑵補粉鑿除的混凝土梁用SJ-601防腐砂漿補粉鑿除的混凝土梁（對于較大面積的劣質(zhì)層在鑿除后應(yīng)用環(huán)氧砂漿進行修復(fù)）,，并養(yǎng)護三天,。

⑶用壓縮空氣將表面浮塵清除干凈[未鑿部位（需加固處）用混凝土角磨機,、砂紙等機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],，用丙酮將需粘貼處清洗干凈。

　⑷涂底膠將JGN -P膠甲乙組分按需按3：1的重量稱好,，放在潔凈的容器中調(diào)和均勻,，用刮板將它均勻地涂在屋架底面（兩側(cè)刮150mm），待膠固化后（固化時間視現(xiàn)場氣溫而定,，以指觸干燥為準）再進行下一工序施工,。注意：調(diào)好的底膠須在規(guī)定的時間內(nèi)用完，一般情況下40min內(nèi)用完,。

　　⑸找平混凝土表面凹陷部位用修補膠（JGN-C膠摻入兩倍粉料）填平,，模板接頭等出現(xiàn)高度差的部位應(yīng)用修補膠*，盡量減少高度差,。

　　⑹粘貼碳纖維布將膠甲乙組分按2：1的重量配好,，放在潔凈的容器中調(diào)和均勻，用刮板將膠均勻地涂刮在底膠上需粘貼碳纖維布處,，隨即把按設(shè)計要求已裁剪好的碳纖維布粘貼在設(shè)計部位,，然后用滾子沿碳纖維布的受力方向來回滾壓，擠出汽泡,。待指觸干燥后,，即可以進行第二道碳纖維布的粘貼，方法同*道,。注意：碳纖維布的搭接長度一般為100mm,，端部用橫向碳纖維布固定。

　⑺兩道碳纖維布粘貼完,，待指壓干燥后,，再刮涂一層面膠，來回滾壓,，使膠充分滲入到碳纖維布中去,。

    ⑻待面膠指觸干燥后，表面做一層保護層（防火涂料或水泥砂漿）,。

　6,、有關(guān)材料的技術(shù)指標

  目前，國內(nèi)碳纖維材料及配套結(jié)構(gòu)膠的生產(chǎn)廠家有多家,，選購前應(yīng)認真了解材料的相關(guān)技術(shù)指標及操作說明,，我所所用的各材料指標如表1～表3

碳纖維布特點

1,、材料自重輕，厚度小,，加固后基本不增加基體厚度,。

3、具有良好的柔韌性,，能包裹復(fù)雜外型的構(gòu)件,，適用于各種構(gòu)件表面（梁柱、管道和墻體等）,。

4,、適用于酸、堿,、化學(xué)腐蝕等各種惡劣環(huán)境（本身無公害）,符合環(huán)保要求,。

5、施工便捷,碳纖維不用預(yù)加工,，任意長度,能在狹小的空間施工,，施工時基本不影響建筑正常使用。

適用范圍

1.適用于各種結(jié)構(gòu)類型,，各種結(jié)構(gòu)部位的加固修補,，如梁、板,、柱,、屋架、橋墩,、橋梁,、筒體、殼體等結(jié)構(gòu),。

2.適用于港口工程和水利水電等工程中混凝土結(jié)構(gòu),、砌體結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)的補強和抗震加固,，特別適合于曲面及節(jié)點等復(fù)雜形式的結(jié)構(gòu)加固,。

3.基層混凝土的強度要求不低于C15。

4施工環(huán)境溫度在5～35℃范圍內(nèi),，相對濕度不大于70%,。

植筋膠使用方法:

     
     鋼板、混凝土鉆孔 —→ 混凝土,、鋼板的表面處理 —→ 鋼板固定留排氣孔 —→ 封邊 —→ 配膠,、灌膠 —→ 固化 —→ 檢驗。
     ● 鋼板上鉆固定螺栓的孔,，一般每平方米設(shè)定螺栓6~7個,，在混凝土相應(yīng)的位置鉆固定螺栓的孔,。

新興碳纖維布技術(shù)參數(shù) 表 1

產(chǎn)品型號         強度級別         克重

（g/m2）         理論厚度

（mm）  抗拉強度

（MPa） 彈性模量

（GPa）  伸長率

（%）      原料

HL-Ⅰ-200         高強Ⅰ級         200g        0.111mm         ≥3400       ≥240         ≥1.7 東麗T700

HL-Ⅰ-300         高強Ⅰ級         300g        0.167 mm        ≥3400       ≥240         ≥1.7 東麗T700

HL-Ⅱ-200         高強Ⅱ級         200g        0.111 mm         ≥3000       ≥210         ≥1.5 臺塑TC36

HL-Ⅱ-300         高強Ⅱ級         300g        0.167 mm         ≥3000       ≥210         ≥1.5 臺塑TC36