碳纤维片材加固的施工

1、.12.4碳纤维片材加固施工12.4.1加固技术介绍（1）碳纤维加固原理碳纤维加固是应用在土木工程中的加固补强技术。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，利用其紧密的粘结力，粘着于混凝土结构构件表面，使二者形成一个新的整体，协调变形，共同受力。（2）施工特点与相关要求碳纤维加固是一种简单而又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构件自重的前提下实现高效加固的目的。碳纤维片材材料特性有抗拉强度高，弹性模量大。施工方便，养护时间短，常温下加固完工后72小时可以受力。适用于房屋建筑、铁路工程、道桥工程、港口工程和水利水电等工程中混凝土

2、结构的加固、砌体结构、木结构加固等结构加固工程中。主要应用于梁板受拉、受弯、受剪加固；柱的抗震加固；构件抗剪加固。采用碳纤维加固的混凝土结构，长期使用的环境温度不应高于60。处于特殊环境（腐蚀、放射、高温等）下的混凝土结构进行加固时，尚应遵守国家现行有关标准的规定，并采取相应的防护措施。在受弯加固和受剪加固时，被加固混凝土结构和构件的实际混凝土强度等级不应低于C15。12.4.2粘贴碳纤维片材加固施工工艺（1）施工工艺流程混凝土表面粘贴碳纤维片材加固施工工艺流程如下图所示。混凝土基面放线碳纤维片材剪裁混凝土基面处理调配粘贴树脂涂刷底层树脂找平处理粘贴碳纤维片材表面防护质量验收图12-4-1 混

3、凝土表面粘贴钢板加固施工流程图（2）粘贴碳纤维片材加固施工方法施工前准备a.应认真阅读设计施工图。 b.应根据施工现场和被加固构件的实际情况，拟订施工方案和施工计划。c.应对所使用的碳纤维片材、配套树脂、机具等做好施工前的准备工作。d.按设计图纸在加固部位准确放线定位。混凝土表面处理a.将被加固构件表面的剥落、疏松、蜂窝、腐蚀等劣化混凝土清除，露出混凝土结构层，并将表面修复平整。b.应按设计要求对裂缝进行灌缝或封闭处理。c.被粘贴混凝土表面应打磨平整，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，混凝土表面应进行导角处理，打磨成圆弧状，圆弧半径梁应不小于20mm，柱应不小于

4、25mm。d.表面打磨后，应用强力吹风器或吸尘器将混凝土表面粉尘彻底清理干净并保持干燥。表面处理效果如下图：图12-4-2 表面处理碳纤维布（板）剪裁a.严格按设计要求的尺寸裁剪碳纤维布；b.严禁斜切碳纤维布，并防出现拉丝现象；c.剪裁成型的碳纤维布（板）注意保护洁净不受污染。配置并涂刷底层胶a.严格按产品生产厂提供的工艺规定配制底层胶。b.应用滚筒刷将底层树脂均匀涂抹于混凝土表面。应在底胶表面指触干燥后尽快进行下一道工序的施工。找平处理a.严格按产品生产厂提供的工艺规定配制找平材料。b.混凝土表面修补应选用丙酮将表面浮尘擦去，表面凹陷处用找平材料填补平整，有段差或转角部位，应抹成平滑曲面，不

5、应有棱有角。c.转角处应用找平材料修复为光滑的圆弧，半径为不小于20mm。d.用刀头宽度100mm的刮刀对凹坑实施填塞修补、找平，找平程度按眼观目测无明显的刮板或刮刀痕迹纹路平滑为准。e.应在找平材料表面指触干燥后尽快进行下一道工序施工。配制并涂刷浸渍树脂或粘贴树脂a.配制粘结剂前应仔细阅读生产厂提供的使用说明书。 b.应根据现场实际环境温度和粘贴面积确定树脂的每次拌和量，以防失效浪费。 c.严格按重量比计量使用配制。 d.按厂家配合比和工艺要求进行配制，且应有专人负责。在搅拌用容器内及搅拌器上不得有油污和杂质。搅拌应顺时针一个方向搅拌，直至色泽均匀，无气泡产生，并应防止灰尘等杂质混入。 e.

6、调制好的粘结剂应按要求在控制使用时间内使用完毕。f.粘贴碳纤维前应对混凝土表面再次擦拭，确保粘贴面无粉尘。g.将按产品生产厂提供的工艺规定配置的浸渍树脂，均匀涂抹于粘贴部位。混凝土表面涂刷结构胶时，必须做到涂刷稳、准、匀的要求，即：稳，刷涂用力适度，尽量不流不坠不掉；准，涂刷不出控制线；匀，涂刷范围内薄厚较一致。施工效果如下图： 图12-4-3 涂刷胶粘剂粘贴碳纤维布a.将碳纤维布用手轻压贴于需粘贴的位置，碳纤维布粘贴时，同样要稳、准、匀，要求做到放卷用力适度，使碳纤维布不皱、不折、展延平滑顺畅。采用专用的滚筒顺纤维方向滚压，滚压时必须从一端向另一端滚压，不宜在一个部位反复滚压揉搓，滚压中让胶

7、渗透纤维布，做到浸润饱满，挤出气泡，使浸渍树脂充分浸透碳纤维布，滚压时不得损伤碳纤维布。碳纤维布需要搭接时，必须满足规范要求100mm。 b.多层粘贴时应重复上述步骤，并宜在纤维表面的浸渍树脂指触干燥后尽快进行下一层粘贴。c.应在最后一层碳纤维布的表面均匀涂抹浸渍树脂。粘贴碳纤维布效果图如下图：图12-4-4 粘贴碳纤维布表面防护当需要做表面防护时，应按有关标准的规定处理，并保证防护材料与碳纤维片材之间有可靠的粘结，防护效果图如下图：图12-4-5 表面防护12.4.3料技术指标（1）碳纤维布的选材要求根据施工图纸要求，本工程拟采用每平方米不小于200g/m2的高强二级碳纤维布，抗拉强度不小于

8、3000Mpa，弹性模量不小于2.1×105Mpa，伸长率不小于1.5%。碳纤维布的强度等级划分与性能指标如下表所示、碳纤维片材的主要力学性能指标表12-4-1性能项目破坏状态二级性能要求一级性能要求抗拉强度标准值fcfk3000 Mpa3400 Mpa伸长率1.5%1.7%弯曲强度( Mpa)600 Mpa700 Mpa层间剪切强度( Mpa)层间剪切破坏35 Mpa45 Mpa仰贴条件下纤维复合材与混凝土的正拉粘结强度( Mpa)混凝土内聚破坏2.5 Mpa，且为混凝土内聚破坏2.5 Mpa，且为混凝土内聚破坏(2)胶粘剂的选材要求粘贴碳纤维加固用胶粘剂采用A级胶，其主要安全性能

9、指标应符合下表要求。碳纤维配套胶性能设计指标表12-4-2用途性能项目性能要求用途性能项目性能要求浸渍粘接胶胶体性能抗拉强度（Mpa）40修补胶抗拉强度（Mpa）30受拉弹性模量（Mpa）2500抗剪强度（Mpa）40伸长率（%）1.5与混凝土的正拉粘接强度（Mpa）2.5抗弯强度（Mpa）50抗压强度（Mpa）70粘接能力钢-钢拉伸抗剪强度标准值（Mpa）14底胶钢-钢拉伸抗剪强度标准值（Mpa）14钢-钢不均匀扯离强度（KN/m）20混合黏度（23）（Mpa.s）2000与混凝土的正拉粘接强度（Mpa）2.5与混凝土的正拉粘接强度（Mpa）2.5不挥发固体物含量（%）99不挥发固体物含量（

10、%）99(3)其他要求加固用碳纤维材料的纤维必须为连续纤维，本工程拟用碳纤维布的纤维必须选用聚丙烯腈基（PAN基）12K或12K以下的小丝束纤维，严禁使用大丝束纤维。配套胶体符合室内装饰装修材料胶粘剂中有害物质限量标准的要求碳纤维配套树脂胶的抗老化试验2000h。加固用的胶粘剂必须环保，经过毒性检验合格。对符合设计与规范要求的安全性能指标要求的碳纤维布，当它与其他改性环氧树脂胶粘剂配套使用时，必须重新做适配性检验，其检验结果必须符合表12-3-2的规定要求。12.4.4材料的运输、存贮与加工（1）碳纤维运输过程中，应避免碳纤维片材的弯折，并进行防雨水、防晒等。（2）碳纤维为导电材料，存贮与加工

11、时应远离电器设备急电源，或采取可靠的防护措施。（3）碳纤维片材配套用胶粘剂的原材料应密封储存，保证不要与其他不明液体接触，防止发生化学反应致使胶粘剂失效。（4）碳纤维与胶粘剂的存贮应远离火源，避免阳光直接照射。（5）碳纤维布的加工下料时，应按照设计宽幅与长度进行精确裁减；裁减过程中应保证纵向纤维的完整性，严禁斜切碳纤维布，并防止出现拉丝现象。12.4.5施工技术措施与质量控制要点（1）本工程采用碳纤维布单位面积重量200g/m2。进场必须对碳纤维原材料产品出厂合格证、产品质量检测报告的性能指标进行检查与检验。（2）混凝土基面应无疏松界质，基面必须打磨，表面清理干净，干燥无污物。基面要求平整、连

12、续无凹陷，阴阳拐角圆滑平顺。（3）粘碳纤维所用胶体应严格按照产品说明书要求配制，现场环境条件应符合产品要求。（4）胶粘剂每次应少量配制，用完后剩余胶粘剂以及超出胶体的可操作时间的胶粘剂，不允许再次使用。（5）碳纤维布纤维受力方向的搭接长度应不小于100mm。（6）为了保证碳纤维片材能可靠地与混凝土共同协调工作，可采取附加的锚固措施。（7）精细下料，禁止使用边缘不齐，棱角内凹外凸的碳纤维布条。（8）碳纤维粘贴的过程中，必须辊压到位，保证纤维材料充分浸渍，有效粘贴。（9）由于结构加固无正式验收规范，结构加固的检验与验收除应满足设计要求与混凝土结构加固设计规范GB50367-2013的规定外，尚应满足本企业结构加固验收规定的要求。按“规定”进行各隐蔽工程的检验及验收。（10）加强碳纤维粘贴的检验与验收工作。碳纤维布与混凝土之间的粘结质量用小锤敲击或用手压碳纤维布表面的方法来检验，总有效面积不低于95%。当碳纤维布的空鼓面积小于1