浅谈碳纤维加固施工工艺（11页）

1、浅谈碳纤维加固施工工艺摘要：通过对构件外部粘碳纤维布加固法进行了分析，对目前结构加固市场进行了深入研究，此加固方法是一种新颖的加固方法，它的施工费用低、操作简便、迅速，加固效果良好，适用于多种体系。根据工程实践取得了良好的经济效益、社会效益和质量效果，根据实际成果，通过总结，对此施工工艺进行简单论述。关键词：碳纤维 混凝土 加固 结构文章作者：亓华荣1.施工特点：1.1高效高强：碳纤维材料具有优异的物理力学性能。抗拉强度高，弹性模量与钢较为接近，极适合于钢筋混凝土结构的加固补强。1.2重量轻、厚度薄：碳纤维比重（1.8g/cm3）仅为钢的1/4，每层厚度小于1mm（0.10.2mm）基本不增加

2、结构自重及截面尺寸。1.3适用面广：广泛适用于工业与民用建筑的梁、板、柱、拱、壳、墩等构件及桥梁、隧道、涵洞、烟囱、水塔、水池等不同结构形式的建、构筑物的结构加固补强及抗震加固，可用于曲面及节点的结构加固，且不改变结构的形状及不影响结构外观。1.4施工便捷：不须大型机械，没有湿作业，无须其它固定设施，施工工效高。1.5施工质量易保证：质轻柔软，易粘附。1.6良好的耐久性及耐腐蚀性：耐酸碱盐及大气环境腐蚀，不需定期维护。2.适用范围： 2.1从增强构件耐弯曲能力方面考虑。适用于建筑物的横梁、桥梁、板面等构件的弯曲张力面。2.2从提高构件耐剪切能力方面考虑。适用于建筑物立柱、桥梁的桥墩等外围面。2

3、.3从延长构件使用寿命，增加载荷、修补裂缝方面考虑。适用于混凝土结构表面裂缝、楼板面、桥板面等。3.工艺原理：利用同一方向排列的高强碳纤维织物，通过专用化学粘结胶，严密贴着于混凝土结构表面，在不增加结构物荷重和外形尺寸的前提下，达到加固补强被加固构件强度及改善结构受力性能的目的。4.工艺流程及操作要点：4.1工艺流程：混凝土表面处理：修补裂缝，去除损伤劣化混凝土，表面打平、将转角打成圆弧状。配制并涂刷底层树脂：确认混凝土表面状态，搅拌涂敷基层树脂利用腻子整平结构表面。配制找平材料并对不平整处修复处理配制并涂刷浸渍树脂粘贴碳纤维片材：绘制碳纤维布的布设图，剪切碳纤维布，铺贴基准放线，确认基底树脂

4、面状态，当多层铺设时，搅拌浸 渍树脂，铺贴碳纤维布，表面涂浸渍树脂。做面层整饰：涂装、抹砂浆、耐火喷涂等4.2操作要点：4.2.1混凝土表面处理4.2.1.1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。4.2.1.2按设计要求对裂缝进行灌缝或封闭处理。若有凹陷处，用修补材料将表面修复平整，并保证混凝土保护层厚度不小于15mm。4.2.1.3被粘贴混凝土表面应打磨平整，除去表层浮浆、油污等杂质，直至露出混凝土结构新面，且平整度应达到5mm/m。构件转角粘贴处要进行导角处理并打磨成圆弧状，圆弧半径应不小于20mm。4.2.1.4表面打磨后，

5、用强力吹风器或吸尘器将表面粉尘彻底清除。并保持干燥。4.2.2配制并涂刷底层树脂4.2.2.1底胶的配置，应按产品供应商提供的底胶配置说明书进行操作。4.2.2.2底胶应用滚筒刷或特制的毛刷均匀涂布在已用丙酮檫净的混凝土表面，调好的底胶应在规定的时间内用完。当指触干燥后方可进入下一工序。4.3配制找平材料并对不平整处修复处理4.3.1应按产品供应商提供的工艺规定配制找平材料4.3.2应对混凝土表面凹陷部位用找平材料填补平整，且不应有棱角。4.3.3转角处应用找平材料修复为光滑的圆弧，半径不应小于20mm。4.3.4应在找平材料表面干燥后立即进行下一步工序施工。4.4配制并涂刷浸渍树脂2.5.1

6、粘结剂（粘浸胶）的配制，应按粘结剂供应厂商提供的配比和工艺要求进行，且应有专人负责。2.5.2调胶使用的工具应为低速搅拌器，搅拌应均匀，无气泡产生，并应防止灰尘等杂质混入。树脂配制时应按产品说明书中规定的配比称量置于容器中，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。2.6粘贴碳纤维片材2.6.1粘贴碳纤维布 按图纸要求的尺寸裁剪碳纤维布。 应按产品供应商提供的工艺规程配制浸渍树脂并均匀涂抹于所要粘贴的部位。 将裁剪好的碳纤维织物敷在涂好粘结剂的基层上。用专用的滚筒顺纤维方向在已贴好碳纤维织物的面

7、上多次滚压，排除气泡，使浸渍树脂充分浸透碳纤维布，滚压时不得损伤碳纤维布。 多层粘贴重复上述步骤，应在纤维表面浸渍树脂指 最后在碳纤维织物的表面均匀涂抹一道粘结剂。 按粘结剂生产供应商规定的固化时间养护至固化后，及时进行施工质量检验、验收。2.6.2粘贴碳纤维板 应按设计要求的尺寸裁减碳纤维板，按产品供应商提供的工艺规定配制粘结树脂。 将碳纤维板要粘贴的一面擦拭干净至白布擦拭检查无碳微粒为止。如需粘贴两层时，对底层碳纤维板两面均要擦拭干净。 擦拭干净的碳纤维板应立即涂粘结树脂，胶层应成突起状，平均厚度1.22mm。 将涂有粘贴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

8、压实，使树脂从板两边溢出，保证密实无空洞。当平行粘贴多条碳纤维板时，两条板带之间的空隙不应小于5mm；注意加压时，不得使板移动错位。 需粘贴两层碳纤维板时，应连续粘贴。如不能立即粘贴，应在开始粘贴前对底层碳纤维表面重新作好清洁工作。2.7做面层整饰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。5.材料要求：施工前应对粘贴部位混凝土的表面含水率及所处环境温度进行测量。若混凝土表层含水率4%或环境温度5oC，则应采取措施，在达到要求后，方可施工。5.1加固材料应具有质检部门的产品性能检测报告和合格证。5.2碳纤维片材：单层碳纤维布的单位面积碳纤维质量不宜低

9、于150g/m2，且不宜高于450g/m2；碳纤维板的厚度不宜大于2.0mm，宽度不宜大于200mm，碳纤维体积含量不宜小于60%。5.3配套树脂：采用碳纤维片材对混凝土结构加固时，应采用与碳纤维片材配套的底层树脂、找平材料、浸渍树脂或粘结树脂。5.4清洗剂：高效洗涤剂、丙酮、清水6.施工机具：角磨机、电箱、砂轮片、钢丝刷。电锤、手吹风、搅拌器、棉丝、墨斗、墨水、线坠、水平尺、盒尺、石笔、红蓝铅笔等。7.劳动力组织：序号职 务人 数职 责1项目负责人1人全面负责施工管理和资源调配2工长1人负责协调指挥现场及机具操作人员3技术员2人负责施工技术和资料整理4试验员1人通过试验获得粘接剂技术参数指导

10、施工5测量工1人现场测量放线、施工记录等6电工1人负责现场机械安全用电操作7质量、安全员2人负责整个工地质量、安全事宜8材料员1人负责工地材料采购和保管9操作工人8-10人劳务分工操作人员8.质量预控措施：8.1、质量标准：主控项目：粘碳纤维必须符合设计要求及加固行业施工规范。允许偏差项目,见表序号检验项目合格标准检验方法1碳纤维片粘贴位置与设计要求位置相比,中心线偏差10mm钢尺测量2碳纤维片粘贴量大于设计数量根据测量计算3粘贴数量1.单个空鼓面积100mm2充胶修复;1000m2割除修补2.空鼓面积之和与总粘贴面积之比小于5%锤击法或其它有效方法4粘结剂层厚板:2m1.0mm用上述试件,用

11、刚尺测量织物:小于2mm8.2修复方法如碳纤维片材施工不符合质量标准，则需进行相应处理。其中空鼓处理方法如下:8.2.1注入粘结树脂法：在碳纤维片上打开2个以上的孔,使用注射器注入粘结树脂(或低粘度型树脂)。8.2.2割刀切入2-3刀，用橡胶刮板、毛刷沾上适量树脂，添进割开的缝内。8.2.3补丁补修法当帖片完全固化后,且无法用割刀切开或注入树脂时,或出现褶皱或松弛时,应采用此方法割去不良部分,重新粘贴碳纤维片.8.3、成品保护8.3.1粘贴碳纤维片后，须自然养护24小时达到初期固化。应保证固化期间不受干扰。8.3.2碳纤维片粘贴后达到设计强度所需自然养护的时间：平均气温在20oC左右时，需要一

12、周。在此期间应防止贴片受到硬性冲击。8.4应注意的质量问题8.4.1粘碳纤维用胶应严格按照胶的使用说明去使用严禁按照想象使用或乱用。8.4.2碳纤维布在受力方向一定要与所加固构件的受力方向一致。8.4.3粘贴后的碳纤维与原结构应紧贴，如有空隙应用滚洞反复的挤压。直到空隙小于验收规范方为合格。8.4.4结构面的处理要平整，在上胶粘贴前需对其清理干净。8.4.5每层碳纤维粘贴后，应用罗拉反复的滚压，以保证粘结胶的完全渗透碳纤维织物。8.5应具有以下质量记录：8.5.1碳纤维检测报告（进关单）。8.5.2胶的出厂合格证，检验报告。8.5.3分项/分部工程质量验收单。8.5.4隐检、预检记录。8.5.

13、5设计变更、洽商记录。8.5.6其他技术文件。9.安全预控措施：9.1碳纤维为导电材料，施工碳纤维时应远离电气设备和电源，或采取可靠的防护措施。9.2施工过程中应避免碳纤维弯折。9.3碳纤维配套树脂的原料应密封储存，远离火源，避免阳光直接照射。9.4树脂的配制和使用场所应保持通风良好。9.5现场施工人员应采取相应的劳动保护措施9.6各种粘结剂材料不得沾染生活水源，废弃物不得倒如下水道、应按环保要求集中处理。10.应用实例：北京山西大厦二期续建工程（加层工程），主楼为剪力墙结构，原地下二层、地上八层，现为地下二层、地上十五层；裙楼为框架结构地下一层、地上二层，现为地下一层、地上五层。建成后为四星级酒店，为满足新的建筑功能及设备管道安装的要求，需在原有结构墙、楼板及梁