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碳纤维加固

发布时间:2019-07-03 来源:温州加固公司

  温州碳纤维加固

  

 

  一、碳纤维加固技术

  碳纤维加固是近年来美日等国家所研发的应用在土木工程中的新型补强技术。该方法采用同一方向排列的碳纤维织物,在常温下用环氧树脂胶粘贴于混凝土结构表面,利用其紧密粘着混凝土表面,使二者作为一个新的整体,共同受力,是一种非常简单且优良的加固补强方法,与传统的粘钢加固不同,碳纤维加固在不增加结构物的荷重的前提下达到高效加固的目的。

  二、碳纤维补强技术的基本原理

  将抗拉强度极高的碳纤维用环氧树脂预浸成为复合增强片材(单向连续纤维片);用环氧树脂粘结剂沿受力方向或垂直于裂缝方向粘贴在要补强的结构上,形成一个新的复合体,使增强贴片与原有的钢筋混凝土共同受力,增大结构的抗拉或抗剪能力,提高强度、刚度、抗裂性和结构的延性。

  构件受弯破坏的典型破坏形式是产生横贯受拉区的集中裂缝;而构件受拉区表面粘贴了碳纤维片后,当构件受荷载作用时,裂缝难以进一步扩展。因此,跨中的集中裂缝被"分散"成短小而细碎的裂缝并均匀地分散于构件的受拉区,使构件截面受压区高度增大,在碳纤维的增强作用下,使受弯构件的承载能力增大。

  对于墩柱结构的脆断破坏主要是纵筋的细节设计不当或横向箍筋的约束不足,致使墩柱的强度与韧性指标偏低造成的。采用在主筋或箍筋不足的断面粘贴碳纤维片和沿柱的周边环包碳纤维片。由于碳纤维的高强度、高弹性模量性能,可以有效地约束的侧向变形,提高墩柱的强度和韧性,从而提高其抗震性能。

  三、碳纤维修复补强混凝土结构技术在工程中的应用

  1、梁、板:受弯构件拉区补强(跨中下部,连续梁、板支座上部)——通长粘贴。按需要进行设计确定粘贴层数。受拉区裂缝可在灌缝后贴碳纤维片密封,以控制裂缝的继续护展。

  2、梁:抗剪补强——对于主拉应力产生的斜裂缝,在梁侧垂直轴线粘贴碳纤维片,必要时可交叉粘贴单向纤维片。

  3、柱、桥墩中心受压、偏心受压、承受横向力构件中心受压构件补强——柱中部环包,增强对混凝土的约束,提高抗压强度。

  心受压构件和抗震补强——柱四面纵向粘贴抗弯补强;墩柱的塑性区域的抗弯补强;

  柱受侧向力时的抗剪补强——柱端环包(相当箍筋加密)

  抗震柱结构的延性补强——抗弯、抗剪补强联合;

  4、剪力墙——单面或双面沿抗剪钢筋方向粘贴碳纤维片;

  5、其他结构

  高耸结构:烟囱、筒仓、水塔——与墩柱受力状况及补强方式相似;水池、气罐侧壁——受补强;涵洞、隧道——异常受力状态下的抗弯、抗拉补强;

  6、密封功能——缝粘贴碳纤维片,是碳纤维与混凝土共同工作,延长混凝土的构件的使用寿命。

  四、碳纤维加固施工工艺流程

  表面处理→底胶涂布→修补找平→涂布专用接着型环氧树脂→碳纤维片贴覆→脱泡处理→涂布专用接着型环氧树脂→表面材料处理。

  1.碳纤维材料特性

  碳纤维增强塑料是碳纤维材料通过一定的制作工艺与特定的树脂材料复合而制成的,其力学特点是应力应变量完全线弹性,不存在屈服点或塑性区。碳纤维材料具有优异的物理力学性能。加固混凝土构件所用的碳纤维布,是由碳纤维长丝经编织而制成的柔软片材。碳纤维布在编织时,将大量的碳纤维长丝沿一个主方向均匀平铺,用极少的非主方向碳纤维丝将主方向碳纤维丝编织连接在一起,形成很薄的以主纤维方向受力的碳纤维布。碳纤维布的抗拉强度标准值应大于 3000Mpa,弹性模量大于2.1×l05MPa.综合材料的物理、力学特性分析,要想最大限度地发挥材料自身的优势,适宜将C(RP材料作为桥梁结构的受拉或预应力受弯构件,特别适用于纯受拉构件,工程实践也证明了这一点。目前,用于桥梁加固的碳纤维材料主要是承受拉应力,约束裂缝的开展。

  2.碳纤维加固补强的施工工艺

  2.1根据设计确定粘贴碳纤维的范围进行基底处理

  a)将砼构件表面的残缺、破损及碳化层部分清除干净,达到结构密实部位。检查外露钢筋是否有锈蚀,并进行必要的处理。对经过剔凿、清理和露筋的构件残缺部分进行修补复原;

  b)裂缝修补。缝宽小于0.2mm的裂缝,用环氧树脂进行表面涂刷密封;大于0.2mm的裂缝用环氧树脂灌缝;

  c)将构件表面凸出部分(模板的段差等)打磨平整,修复后的段差尽量平顺。用磨光机把棱角磨成半径大于30mm的圆角;

  d)清洗打磨过的构件表面,并使其充分干燥。

  2.2底层涂刷(底层涂料具有较强的渗透性,可渗入砼表面内)

  a)把底层涂料的主剂和固化剂按规定比例称量准确后放人容器内,用搅拌器拌均匀,一次调和量应在可使用时间内用完为准;

  b)用滚筒刷均匀的涂刷底层涂料;

  C)底层涂料固化后,表面有凸起部分时要用砂纸磨光;

  d)注意在气温小于5C,相对湿度大于85,砼表面含水率在8以上,有结露可能而无可靠保证措施时,均不得施工。

  2.3环氧腻子对构件表面残缺的修补

  a)构件表面凹陷部位应用环氧腻子填平,修复至表面平整;

  b)内角(段差、起拱等)要用环氧腻子填补使之平顺。

  2.4贴碳纤维片

  a)为了防止碳纤维受损,在碳纤维片运输、储存、裁切和粘贴过程中,严禁受弯折。贴片前应用钢直尺与壁纸刀按规定尺寸切断纤维片,每段长度一般不超过6rn;。

  b)碳纤维接头必须搭接10cm以上,横向不需搭接;

  c)按规定比例掺配树脂主剂和固化剂,用滚筒刷均匀地涂刷黏结树脂,称为下涂;

  d)贴片时,在碳纤维片和树脂之间尽量不要有空气,可用罗拉沿着纤维方向在碳纤维片上对此滚压,使树脂渗入碳纤维中。

  2.5养护

  粘贴碳纤维片后,需自然养护24h达到初期固化,并保证固化期间不受干扰。

  2.6涂装

  根据需要可在树脂固化后加固补强构件表面,涂刷耐火涂层和色彩。

  3.碳纤维(片材)加固处理要点

  在进行结构加固处理前,先对梁板采取有效地卸载和支顶措施,然后按以下施工工序进行加固施工。

  (1)破损面混凝土表面处理:清除被加固构件表面的剥落、疏松、蜂窝、腐蚀等劣化混凝土,露出混凝土结构层。

  (2)按设计要求对破损面钢筋处理后用M45的环氧树脂砂浆进行灌缝或封闭处理,并保证钢筋保护层厚度不小于15mm.利用打磨机将其表面打磨平整,并用钢刷将其表面的粉尘、油污等不洁物清除干净,使构件加固表面平整、干燥无粉尘。另外,如碳纤维需沿基纤维方向绕构件转角处粘贴时,转角粘贴处要进行倒角处理并打磨成圆弧状,圆弧半径不应小于20mm.

  (3)涂刷底层树脂:用专用滚筒刷将底层树脂均匀涂抹于混凝土表面,待树脂表面指触干燥时即进行下一道工序施工。

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