碳纤维加固施工工法

碳纤维加固施工工法(编号：SZJXGF04-)中国华西公司有限公司一、前言碳纤维材料用于混凝土构造加固修补的研究始于80年代美、日等发达国家。我国的这项技术起步很晚，但随着我国经济建设和交通事业的飞速发展，现有建筑中有相称一部分由于当时设计荷载原则低造成历史遗留问题，某些建筑由于使用功效的变化，难以满足现在规范使用的需求，亟需进行维修、加固。现在惯用的加固办法有诸多，如：加大截面法、外包钢加固法、粘钢加固法、碳纤维加固法等。碳纤维加固修补构造技术是继加大混凝土截面、粘钢之后的又一种新型的构造加固技术。二、特点碳纤维与传统的加大混凝土截面或粘钢混凝土补强相比，含有节省空间，施工简便，不需要现场固定设施，施工质量易确保，基本不增加构造尺寸及自重，耐腐蚀、耐久性能好等特点。另外，采用该工法，可大大提高建筑物的使用寿命，减少加固成本。因此，碳素纤维作为划时代的补强材料，而备受青睐和关注。三、碳纤维加固合用范畴碳纤维加固法可用于混凝土构造抗弯、抗剪加固，同时广泛用于各类工业与民用建筑物、构造物的防震、防裂、防腐的补强。四、工艺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材料（单向持续纤维）；用环氧树脂粘结剂沿受拉方向或垂直于裂缝方向粘贴在要补强的构造上，形成一种新的复合体，使增强粘贴材料与原有钢筋混凝土共同受力增大构造的抗裂或抗剪能力，提高构造的强度、刚度、抗裂性和延伸性。五、工艺流程及操作要点工艺流程能够归纳为：施工准备砼表面解决涂刷底胶构件表面残缺面修补粘贴碳纤维表面养护找平材料配备底层或树脂配制浸渍树脂配制

1．混凝土表面解决1将混凝土构件表面的残缺、破损部分去除干净。2对通过剔凿、清理和露筋的构件残缺部分，进行修补、复原。3裂缝修补：缝宽不大于0.2mm的裂缝，用环氧树脂进行表面涂刷密封；不不大于0.2mm的裂缝用环氧树脂灌缝。4打磨：将构件表面凸出部分（混凝土构件交接部位、模板的接槎等）打磨平整，修复后的构件表面尽量平顺。5清洗打磨过的构件表面，并使其充足干燥。2．缺点部位涂刷底胶将配好的底胶（粘结剂），用涂刷均匀于缺点部位的砼表面。3．构件表面残缺面的修补用环氧腻子对构件表面残缺面的修补是十分重要的一步，要点以下：1腻子主剂、固化催进剂、固化剂按规定比例称量精确，装入容器，用搅拌器搅拌均匀。2构件表面凹陷部位用环氧腻子填平，修复至表面平整。在残缺修补中使用环氧腻子时，要在气温-5℃以上，相对湿度不大于85%的条件下施工。腻子涂刮后，表面仍存在的凹凸糙纹，应再用砂纸打磨平整。4．涂刷底胶将配好的底胶（粘结剂），用滚筒均匀涂刷于需要粘结的砼表面。5．粘贴碳纤维粘贴碳纤维材料之前，首先应确认粘贴表面干燥。气温在-10℃以上，相对湿度RH＞85%时，如无有效方法不得施工。为避免碳纤维受损，在碳纤维材料运输、储存、裁切和粘贴过程中。应用钢直尺与壁纸刀按规定尺寸切断碳纤维材料，每段长度普通以不超出6m为宜。为避免材料在保管过程中损坏，材料的裁切数量应按当天的用量裁切为准。碳纤维纵向接头必须搭接20cm以上。该部位应多涂树脂，碳纤维横向不需要搭接。其施工工艺要点以下：1粘贴树脂的主剂、固化催促剂和固化剂应按规定的比例称量精确，装入容器，用搅拌器搅拌均匀。一次调和量应以在可使用时间内用完为准。2粘贴时，在碳纤维和树脂之间尽量不要有空气。可用罗拉（专用工具）沿着纤维方向在碳纤维材料上滚压多次，使树脂渗浸入碳纤维中。6．养护粘贴碳纤维材料后，需自然养护1-2小时达成早期固化，应确保固化期间不受外界干扰和碰撞。7．涂装若加固补强构件需要防火时，可在树脂固化后涂刷耐火涂层。涂装应在树脂早期固化后进行，并应恪守所用涂料的有关原则和施工规定。六、材料

碳素纤维材料是高强度碳纤维单向排列（材料规格形状见图），用微量的树脂浸渗后作为混凝土的修复补强材料，其抗拉强度大概是钢筋的10倍，并且含有重量轻、高弹性、高强度、高耐久性等特性。现在惯用的碳纤维材料有国产的上海同砼、北京中煤，进口的有台湾重亿，美国Heroman（赫尔曼）、日本新石油等，碳纤维材料技术指标见下表。碳纤维增强复合材料基本性能规定基本性能项目碳纤维预成型板碳纤维织物条型板L型板湿法铺层抗拉强度原则值（Mpa）≥2800≥2400≥3000弹性模量（MPa）≥1.6×105≥1.4×105≥2.1×105极限延伸率（％）≥1.7≥1.6≥1.4弯曲强度（MPa）——700纤维体积含量（％）≥65≥65—单位面积重量（g/㎡）——200～300注：表中抗拉强度原则值应按置信度C=0.99、可靠度单侧置信度下限为0.95拟定，当实验样本容量n＝15时，抗拉强度原则值ftk＝ft－3.1S式中ft为抗拉强度平均值；S为原则差。粘贴碳纤维材料的粘结剂应按厂商提供的配制阐明进行配制，粘结剂的基本性能符合对应规定：粘贴碳纤维粘结剂的基本性能规定基本性能项目规定指标胶体性能压缩强度（MPa）≥70拉伸强度（MPa）≥30弯曲强度（MPa）≥40弹性模量（MPa）≥4×103粘结能力粘结拉伸强度（MPa）金属/金属（除底涂胶）≥30金属/混凝土实验室≥2.5,且混凝土拉坏现场≥1.2ftk,且混凝土拉坏拉伸剪切强度（金属/金属）≥18工艺性能不垂流度（mm）（40℃时）<3可操作时间（min）（20℃时）>60合用温度（℃）5～40混和后初粘度（cps）<5000七、机具设备重要机含有砂轮切割机、角磨机、滚刷等，普通在2～4台即可满足工程规定。八、劳动组织每100M2面积碳纤维加固安排4名技术工人、6名普工。九、质量规定1．

全部进场材料，涉及碳纤维材料和胶结材料，必须符合质量原则，并含有出厂产品合格证，符合工程加固补强设计规定。2．

碳纤维材料在运输、储存中不得受挤压，以免碳纤维受损，也不得直接日晒和雨淋，胶结材料应阴凉密闭储存。3．

各工序的施工质量，由技术人员负责指导、监督，每一道工序完毕后提请技术员检查、承认后，才干进行下道工序。4．

涂底层涂料涂料应涂刷均匀、不得漏涂，严禁在不适合气温条件下施工，添加溶剂稀释后的涂料应在规定时间内用完。温度低于7℃，相对湿度RH＜85%，混凝土表面含水率在8%下列，无结露现象时，必须使用改性环氧树脂。5.

构件表面残缺修补构造物表面小孔、内角必须用环氧腻子修补平整，腻子涂刮后，表面仍存在的不平糙纹，应再用砂纸磨平。6.

粘贴碳纤维①贴碳纤维材料时须符合下述条件：a、碳纤维材料应按规定裁切。b、气温、空气湿度、构件表面含水率等符合规定。c、底层涂料及腻子达成指触干燥（树脂表面达成固化硬结）。d、粘结树脂的类型与施工时的气温适合，主剂和固化剂、固化增进剂应按规定的比例称量精确，装入容器，用搅拌器搅拌均匀，一次调和量应在规定时间内用完。②碳纤维粘贴的质量检查原则。a、下涂和上涂渗浸入碳纤维束良好。b、碳纤维粘结严实。c、对于直径在10mm以上30mm下列的空鼓，每平方米少于10个可认为合格；若每平方米在10个以上，则认为不合格，需进行补修。对于直径在30mm以上的空鼓，只要出现，即认为不合格，需进行补修。d、顺纤维方向搭接长度不不大于20cm,各层之间的搭接部位不得位于同一条直线上，层间必须错开最少50cm。e、碳纤维材料规格，粘贴位置、长度、宽度、纤维方向、层数符合规定。7.

技术原则：《碳纤维片材加固混凝土构造技术规程》CECS146：。十、效益分析碳纤维加固，只要设计合理，与普通的粘贴钢板法比较费用差不多，但碳纤维加固法施工便捷，工效高，没有湿作业，不需现场固定设施，施工占用场地少，在施工工期、施工条件方面含有明显的优势。碳纤维加固法加固效果好，高强高效，合用面广，质量易确保，耐腐蚀及耐久性能极佳。采用碳纤