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碳纖維材料用于混凝土結(jié)構(gòu)加固修補(bǔ)的研究始于80年代美、日等發(fā)達(dá)國家。我國的這項(xiàng)技術(shù)起步很晚，但隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)和交通事業(yè)的飛速發(fā)展，現(xiàn)有建筑中有相當(dāng)一部分由于當(dāng)時設(shè)計荷載標(biāo)準(zhǔn)低造成歷史遺留問題，一些建筑由于使用功能的改變，難以滿足當(dāng)前規(guī)范使用的需求，亟需進(jìn)行維修、加固。目前常用的加固方法有很多，如：加大截面法、外包鋼加固法、粘鋼加固法等。修補(bǔ)結(jié)構(gòu)技術(shù)是繼加大混凝土截面、粘鋼之后的又一種新型的結(jié)構(gòu)加固技術(shù)。
碳纖維布加固簡介
碳纖維布又稱碳素纖維布、碳纖布、碳纖維編織布、碳纖維預(yù)浸布、碳纖維加固布、碳布、碳纖維織物、碳纖維帶、碳纖維片材（預(yù)浸布）等 。碳纖維加固布是一種單向碳纖維加固產(chǎn)品，通常采用12K碳纖維絲織造。
可提供兩種厚度：0.111mm（200g）和0.167mm（300g）。多種寬度：100mm、150mm、200mm、300mm、500mm及其他工程所需的特殊寬度。隨著碳纖維布行業(yè)的不斷發(fā)展，越來越多的行業(yè)和企業(yè)運(yùn)用到了碳纖維布，也有部門企業(yè)進(jìn)入到了碳纖維布行業(yè)并發(fā)展。
碳纖維布用于結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗拉、抗剪和抗震加固，該材料與配套浸漬膠共同使用成為碳纖維復(fù)合材料，可構(gòu)成完整的性能的碳纖維布片材增強(qiáng)體系，適用于處理建筑物使用荷載增加、工程使用功能改變、材料老化、混凝土強(qiáng)度等級低于設(shè)計值、結(jié)構(gòu)裂縫處理、惡劣環(huán)境

加固的原理
用于建筑結(jié)構(gòu)加固的碳纖維材料具有優(yōu)良的力學(xué)性能，其抗拉強(qiáng)度一般為建筑用鋼材的十幾倍；碳纖維材料織成碳纖維布后，其中的各碳纖維絲很難*共同工作，在承受較低的荷載時，一部分應(yīng)力水平較高的碳纖維絲首先達(dá)到其抗拉強(qiáng)度并退出工作狀態(tài)，以此類推，各碳纖維絲逐漸斷裂，直至整體破壞。而使用粘結(jié)劑后，各碳纖維絲能很好地共同工作，大大提高碳纖維布的抗拉強(qiáng)度，故碳纖維加固首先必須使碳纖維布中的碳纖維絲能共同工作，因此粘結(jié)劑對碳纖維布的加固起著關(guān)鍵的作用，它既要確保各碳纖維絲共同工作，同時又確保碳纖維布與結(jié)構(gòu)共同工作，從而達(dá)到加固的目的。

施工方法
常用的加固方法有很多，如：加大截面法、外包鋼加固法、粘鋼加固法、碳纖維加固法等。碳纖維加固修補(bǔ)結(jié)構(gòu)技術(shù)是繼加大混凝土截面、粘鋼之后的又一種新型的結(jié)構(gòu)加固技術(shù)。
碳纖維布加固施工要點(diǎn)：卸荷→基底處理→找平→底涂膠→粘貼→保護(hù)。
1、施工準(zhǔn)備擬定施工方案和施工計劃，應(yīng)對所使用的碳纖維片材、配套樹脂、機(jī)具等作好施工前的準(zhǔn)備工作。2、混凝土表面處理清除被加固構(gòu)件表面的剝落、疏松、蜂窩、腐蝕等劣化混凝土，露出混凝土結(jié)構(gòu)層，并用修復(fù)材料將表面修復(fù)平整。按設(shè)計要求對裂縫進(jìn)行灌縫或封閉處理。3、配制并涂刷底層樹脂
按供應(yīng)商提供的工藝規(guī)定配制底層樹脂，將底層樹脂均勻涂抹于混凝土表面。在樹脂表面指觸于燥后立即進(jìn)行下一步工序施工。配制找平材料并對不平整處修復(fù)對混凝土表面凹陷部位用找平材料*平整，轉(zhuǎn)角處應(yīng)用找平材料修復(fù)為光滑的圓弧。4、粘貼碳布/芳綸布①按設(shè)計要求的尺寸裁剪碳布/芳綸布；②配制浸漬樹脂并均勻涂抹于所要粘貼構(gòu)件；③沿著纖維方向多次滾壓，擠除氣泡，使?jié)n樹脂充分浸透碳布/芳綸布；④碳布/芳綸布的表面均勻涂抹浸漬樹

碳纖維布加固技術(shù)是一種新型的結(jié)構(gòu)加固技術(shù)，它是利用樹脂類粘結(jié)材料將碳纖維布粘貼于混凝土表面，以達(dá)到對結(jié)構(gòu)及構(gòu)件加固補(bǔ)強(qiáng)的目的。本加固工程為某鋁業(yè)公司露天鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)。長220m，寬58.6m,柱距6m，跨距29.1m，共兩跨。本工程分兩期建成，期有**設(shè)計院于1967年設(shè)計，共17個柱距，處于南側(cè)，第二期有**設(shè)計院于1979年設(shè)計20個柱距，處于北側(cè)。每跨設(shè)有Q16T，LK=28.5m抓斗式起重機(jī)兩臺。該工程已停用2年多，現(xiàn)根據(jù)生產(chǎn)需要新增兩臺吊車，在北側(cè)運(yùn)行。因一期工程接近50年使用壽命，二期也已擴(kuò)建34年，根據(jù)外觀檢查框架梁已遭到破壞，保護(hù)層混凝土開裂、剝落；鋼筋銹蝕，受力截面削弱，危及結(jié)構(gòu)安全，影響新增兩臺設(shè)備安全使用。經(jīng)建設(shè)單位、設(shè)計單位、加固公司等單位專家一起進(jìn)行分析比較，選擇粘貼碳纖維布進(jìn)行加固，防止大梁的過度變形，延長梁的使用壽命。

1碳纖維布加固框架梁方案的確定

1.1 碳纖維布加固的前提

首先，利用回彈法對框架梁混凝土進(jìn)行強(qiáng)度檢測，以供加固參考。經(jīng)檢測，混凝土的實(shí)際強(qiáng)度約為C30。根據(jù)設(shè)計圖紙及現(xiàn)場混凝土、鋼筋的受損情況，考慮提高框架梁的抗拉強(qiáng)度等級，碳纖維布分兩層粘貼在框架梁的底面及兩側(cè)，加固后，增加了原受拉鋼筋面積，彌補(bǔ)了因原鋼筋銹蝕而造成的截面削減，構(gòu)件的承載力得到加強(qiáng)，可以滿足使用要求。

1.2碳纖維布的設(shè)計

在受彎加固時，應(yīng)使碳纖維片材的纖維方向與受拉區(qū)的拉應(yīng)力方向*。因梁底寬度為300mm，碳纖維布的寬度為300mm，由中心向兩側(cè)粘貼剛好滿足兩側(cè)粘貼150mm的要求。四塊分兩層粘貼在梁底；再粘貼100mm寬的兩層碳纖維布“U”形箍；框架梁兩側(cè)面上邊緣各粘貼三根100mm寬的碳纖維布條固定碳纖維布“U”形箍，間距200mm。值得注意的是，使用碳纖維進(jìn)行加固時，具體粘貼層數(shù)要通過計算確定，考慮到各層的共同工作系數(shù)，抗疲勞的能力和避免脆性破壞，一般不宜超過5層。另外，從受力性能角度而言，單層優(yōu)于多層，窄幅優(yōu)于寬幅；必要時縱向可以搭接，搭接長度不能少于100mm。

1.3配套樹脂粘結(jié)材料的設(shè)計 h

碳纖維粘貼膠粘劑應(yīng)為專門配制的改性環(huán)氧樹脂膠粘劑，性能要求為A級膠。膠粘劑分為底膠和粘貼膠，分別有對應(yīng)A和B膠按照比例配制而成。底膠應(yīng)與粘貼膠相適配，安全性能指標(biāo)應(yīng)符合《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范》相關(guān)規(guī)定要求。底膠作用是增強(qiáng)表面混凝土與找平材料或粘結(jié)樹脂界面的粘結(jié)強(qiáng)度；粘結(jié)膠是粘貼碳纖維布的主要粘結(jié)材料，其作用是使碳纖維布與混凝土得到充分的粘結(jié)，使其共同承受結(jié)構(gòu)的作用。

2施工準(zhǔn)備

2.1 主要材料：底膠、粘貼膠、碳纖維布。

2.2 輔助材料：低速攪拌器、滾筒、角向磨光機(jī)、剪刀、鑿子、刮板、吹風(fēng)機(jī)、榔頭、量具等。

2.3搭設(shè)腳手架： 按安全規(guī)程要求搭設(shè)好腳手架，高度以滿足施工要求和施工方便。

3施工程序

表面處理→修補(bǔ)找平→定位、下料→膠料配制→粘貼碳纖維布→表面防護(hù)→檢驗(yàn)、驗(yàn)收。

4施工方法

4.1表面處理

被加固的框架梁混凝土保護(hù)層部分疏松，應(yīng)清除直至露出結(jié)構(gòu)層；清理加固部位表層灰塵等污物。

4.2修補(bǔ)、找平

局部裂紋、蜂窩用環(huán)氧砂漿修補(bǔ)表層修復(fù)平整。平整度應(yīng)達(dá)到4mm；框架梁節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)角粘貼處須打磨成圓弧狀，圓弧半徑不小于20mm。表面打磨后用水清洗干凈，并用吹風(fēng)機(jī)吹凈。

4.3定位、下料

對加固部位進(jìn)行現(xiàn)場測量，做好記錄；根據(jù)記錄裁剪碳纖維布。

4.4膠料配制

按產(chǎn)品使用說明書中的要求，稱量相應(yīng)比例的A、B兩組膠料，按規(guī)定比例分別攪拌，混入后再充分?jǐn)嚢琛?/span>

4.5粘貼碳纖維布

將配制好的粘結(jié)膠均勻涂抹在加固部位的混凝土面層；鋪貼碳纖維布，并用滾筒沿碳纖維布纖維方向多次滾壓，使粘結(jié)膠充分浸透到纖維中。等膠固化后（以指觸干燥為準(zhǔn)），再進(jìn)行下一層粘貼碳纖維布的施工。

4.6表面防護(hù)

在粘貼好的碳纖維布很后一層后，再均勻涂抹一道粘結(jié)膠，在上面均勻地撒上干凈的中砂，待粘結(jié)膠固化后做抹灰保護(hù)。

4.7檢驗(yàn)

檢驗(yàn)貫穿于整個施工過程。首先，施工材料進(jìn)場時，必須有碳纖維布及其配套樹脂膠生產(chǎn)廠家所提供的材料檢驗(yàn)報告、合格證等資料。驗(yàn)收以企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為驗(yàn)收依據(jù)。其次，每一道工序結(jié)束后均應(yīng)按工藝要求進(jìn)行檢查，做好相關(guān)的驗(yàn)收記錄，如出現(xiàn)質(zhì)量問題，應(yīng)立即返工。很后，現(xiàn)場驗(yàn)收以評定碳纖維布與混凝土之間的粘結(jié)質(zhì)量為主，用小錘等工具輕輕敲擊碳纖維布表面，以回音來判斷粘結(jié)效果，如出現(xiàn)空鼓等粘貼不密實(shí)的現(xiàn)象應(yīng)采用針管注膠（浸漬樹脂）的方法進(jìn)行補(bǔ)救，粘結(jié)面積若少于90％則判定粘結(jié)無效，需重新施工。

5施工過程中的注意事項(xiàng)

5.1凹凸不平加固部位應(yīng)用補(bǔ)強(qiáng)砂漿找平；有段差、轉(zhuǎn)角加固部位應(yīng)抹成平滑曲面，轉(zhuǎn)角應(yīng)成圓弧狀，半徑不小于20mm。

5.2膠料應(yīng)嚴(yán)格按產(chǎn)品說明書比例配制，調(diào)膠使用的工具應(yīng)為低速攪拌器，攪拌應(yīng)充分均勻，配制攪拌后的膠料應(yīng)無沉淀、色差、氣泡，并應(yīng)防止灰塵等雜質(zhì)混入膠料。

5.3按設(shè)計要求裁剪碳纖維布，不得損傷橫向織物面，涂抹粘結(jié)膠應(yīng)均勻，鋪貼應(yīng)平整無氣泡。

5.4粘貼完工經(jīng)固化后，進(jìn)行檢驗(yàn)。密實(shí)度可用小錘敲擊構(gòu)件粘貼表面，通過不同聲音判別密襄陽況。密實(shí)度應(yīng)達(dá)到相關(guān)規(guī)定，否則應(yīng)重新修補(bǔ)后再檢驗(yàn)。

5.5嚴(yán)格控制施工現(xiàn)場的溫度和濕度，冬季施工要有可靠的技術(shù)措施保證。氣溫在5℃以下、相對濕度RH>85 %、混凝土表面含水率在8%以上、有結(jié)露的可能時，無有效措施不得施工。

5.6大面積粘貼前需先做樣板，待有關(guān)各方面驗(yàn)證后，再大面積施工。對于碳纖維布粘貼面積在1000m2 以上的工程為檢驗(yàn)其加固效果應(yīng)與建設(shè)單位、設(shè)計單位協(xié)商進(jìn)行荷載試驗(yàn)，其結(jié)構(gòu)的變形等各項(xiàng)指標(biāo)均應(yīng)滿足國家規(guī)范規(guī)定及使用要求。

5.7由于碳纖維片為電的良導(dǎo)體，應(yīng)使其遠(yuǎn)離電源。

5.8施工用的各種樹脂遠(yuǎn)離明火，并避免陽光直射。

5.9施工及檢查人員應(yīng)穿防護(hù)工作服，配戴口罩、手套、防護(hù)眼鏡等防護(hù)用品。腳手架要有足夠的安全性，高空作業(yè)必須配戴安全帶。

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