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桥梁碳纤维加固工程

来源:毅实桥梁加固公司作者:毅实加固网址:http://www.qiaoliangjiagu.com浏览数:19 

一、 引言
  在工业和民用建筑中,钢筋混凝土(RC)结构在长期使用中,由于设计标准偏低、使用载荷提高、环境化学因素引起的性能劣化等原因,一些钢筋混凝土构件需要加固的情况日渐增多,现已成为建筑结构安全评估和安全保障的重要环节。
  在各种加固方法中,用碳纤维增强树脂(CFRP)布或板加固钢筋混凝土构件的方法,在20世纪80年代中后期美、日、欧等发达国家应用以来,现已在我国得到迅速的发展和普及。由于CFRP加固具有很好的比强度、比刚度、耐腐蚀、耐久性强、非磁性、重量轻、耐磨损、抗老化、施工方便和施工工期短等优点,所以现广泛应用于各类工程和民用建筑中。
  二、 碳纤维布加固技术简介
  碳纤维布加固技术是利用专用结构胶将碳纤维布粘贴在混凝土表面,形成复合结构,CFRP通过与混凝土之间协同工作,对构件或结构起到加固及改善受力性能的作用。
  1. 碳纤维介绍
  碳纤维是有机纤维在惰性气体中经高温碳化而成的纤维状的碳化合物。它是由沥青纤维、聚合物纤维或含碳气体制成。碳纤维根据原料及生产方式的不同,主要分为聚丙烯腈(PAN)基碳纤维及沥青基碳纤维。碳纤维产品包括PAN基碳纤维(高强度型)及沥青基碳纤维(高弹性型)。
  2. 环氧树脂
  仅仅依靠碳纤维布本身并不能充分发挥其强大的力学特性及优越的耐久性能,只有通过环氧树脂将碳纤维布粘附于钢筋混凝土结构表面并与之紧密地结合在一起形成整体共同工作,才能达到补强的目的。因此,环氧树脂的性能是重要的关键之一。
  环氧树脂因类型不同而有不同的性能,适应于各个部位的不同要求。例如底涂树脂对混凝土具有良好的渗透作用,能渗入到混凝土内一定深度;粘贴碳纤维布的环氧粘贴树脂易于“透”过碳纤维布,使其与混凝土结构有很强粘结力。碳纤维布工法中使用了底涂、腻子、浸渗粘着树脂等三种环氧树脂。
  3. 碳纤维材料与其他加固材料对比
   (1)抗拉强度:碳纤维的抗拉强度约为普通二级钢的10倍左右;
   (2)弹性模量:碳纤维复合材料的拉伸弹性模量高于钢材,但芳纶和玻璃纤维复合材料的拉伸弹性模量则仅为钢材的一半和四分之一;
   (3)疲劳强度:碳纤维复合材料的疲劳强度高于高强纲丝。金属材料在交变应力作用下,疲劳极限仅为静荷强度的30%~40%。由于纤维与基体复合可缓和裂纹扩展,以及存在纤维内力再分配的可能性,复合材料的疲劳极限较高,约为静荷强度的70%~80%,并在破坏前有变形显著的征兆。
   (4)重量:约为钢材的五分之一,厚度仅为2mm左右,基本上不增加构件截面;
   (5)与碳纤维板的比较:碳纤维布可以粘贴在各种形状的结构表面,而碳纤维板更适用于规则构件表面。此外,由于粘贴碳纤维板时底层树脂的用量比碳纤维布多、厚度大,与混凝土界面的粘接强度不如碳纤维布。

 三、粘贴碳纤维片材加固修复混凝土结构应由热悉该技术施工工艺的专业施工完成,井应有加固修复方案和施工技术措施。
1、施工必须遵循下列工序进行;
     (1)施工准备;
     (2)混凝土表面处理;
     (3)配制并涂刷底层树脂;
     (4)配制找平材料并对不平整处修复处;
     (5)配制并涂刷浸渍树脂或粘贴树脂;
     (6)粘贴碳纤维片材;
     (7)表面防护。
2、施工宜在5℃以上环境温度条件下进行,并应符合配套树脂的施工使用温度环境温度低于5℃时,应使用适用于低温环境的配套树脂或采用升温处理措施。
3、施工时应考虑环境湿度对树脂固化的不利影响。
4、在表面处理和粘贴碳纤维片材前,应按加固设计部位放线定位。
5、树脂配制时应按产品使用说明中规定的配比称量置于容20中,用搅拌器均匀搅拌至色泽均匀。搅拌用容器内及搅拌器上不得有油污及杂质.应根据现场实际环境温度决定树脂的每次拌合量,并按使用要求严格控制使用时间。

四:施工准备
1、应认真阅读设计施工图。
2、应根据施工现场和被加固构件混凝土的实际状况,拟定施工方案和施工计划。
3、应对所使用的碳纤维片材、配套树脂、机具等作好施工前的准备工作。

五:表面处理
1、应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,并用修复材料将表面修复平整。
2、应按设计要求对裂缝进行灌缝或封闭处理。
3、被粘贴混凝土表面应打窘平整,除去表层浮浆、油污等杂质,直至完全露出混凝土结构新面.转角粘贴处要进行导角处理井打磨成圆弧状,圆弧半径不应小于20mm。4、混凝土表面应清理干净并保持干燥.

   六:涂刷底层树脂
1、应按产品供应商提供的工艺规定配制底层树脂。
2、应用滚筒刷将底层树脂均匀涂抹于混凝土表面。应在树脂表面指触于燥后立即进行下一步工序施工。

七:找平处理
1、应技产品供应商提供的工艺规定配制找平材料。
2、应对混凝土表面凹陷部位用找干材料填补平整,且不应有楞角。
3、转角处应用找平材料修复为光滑的圆弧,半径应不小于20mm。
4、应在找平材料表面指触干燥后立即进行下一步工序施工。

八:粘贴碳纤维片材
1、粘贴碳纤维布应符合下列要求:
   (1)按设计要求的尺寸裁剪碳纤维布;
   (2)应按产品供应商提供的工艺规定配制漫渍树脂并均匀涂抹于所要粘贴的部位;
   (3)用专用的滚筒顺纤维方向多次滚压,挤除气泡,使浸渍树脂充分浸透碳纤维布.滚压时不得损伤碳纤维布;
   (4)多层粘贴重复上述步骤,应在纤维表面浸渍树脂指触干燥后立即进行下一层的粘贴;
   (5)在最后一层碳纤维布的表面均匀涂抹浸渍树脂。
2、应按下列步骤粘贴碳纤维板
   (1)应按设计要求的尺寸裁剪碳纤维板,按产品供应商提供的工艺规定配制粘结树脂;
   (2)将碳纤维板表面擦拭干净至无粉尘。如需粘贴两层时,对底层碳纤维板两面均应擦拭干净;
   (3)擦拭干净的碳纤维板应立即涂刷粘结树脂,胶层应呈突起状,平均厚度不小于2mm;
   (4)将涂有粘结树脂的碳纤维板用手轻压贴于需粘贴的位置。用橡皮滚筒顺纤维方向均匀平稳压实,使树脂从两边溢出,保证密实无空洞.当平行粘贴多条碳纤维板时,两板之间空隙应不小于5mm;
   (5)需粘贴两层碳纤维板时,应连续粘贴。如不能立即粘贴,再开始粘贴前应对底层碳纤维板重新做好清洁工作。

九:表面防护
1、当需要做表面防护时,应按有关规范的规定处理,并保证防护材料与碳纤维片材之间有可靠的粘结。

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