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宜兴市恒固碳纤维制品有限公司
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混凝土桥梁结构的粘贴碳纤维板技术在加固中具有不中断交通，且工期短，人工少的优点。所以扩展该项技术开展了配有大偏心CFRP体外束预应力混凝土连续梁桥体系应用研究，是本世纪新型桥梁建设方向之一。1，碳纤维材料的基本特性 碳纤维增强复合材料补强加固所采用的基本材料是高强度或高弹性模量的连续碳纤维，单向排列成束，用环氧树脂浸渍固化的碳纤维板或未经树脂浸渍固化的碳纤维布，统称碳纤维片材。将片材用专门配制的粘贴树脂或浸渍树脂粘贴在桥梁混凝土构件需补强加固部位表面，树脂固化后与原构件形成新的受力复合体，共同工作。 1.1 碳纤维片材 片材碳纤维材料的拉伸强度在（2400～3400）MPa之间，与普通碳素钢板拉伸强度为240MPa相比，片材的拉伸强度很高。 片材碳纤维材料的弹性模量依片材力学性能不同，碳纤维片材依力学性能分成高模量、高强度和中等模量三类。高模量碳纤维片材的弹性模量较高，但其伸长率较低。相比之下，碳纤维片材的单位重比钢材低许多，说明碳纤维片材较轻。碳纤维的化学结构稳定，本身不会受酸碱盐及各类化学介质的腐蚀，有良好的耐寒和耐热性。1.2 配套树脂类粘结材料 混凝土结构加固修补配套树脂系统包括底层涂料，用于渗透过混凝土表面，促进粘结并形成长期持久界面的基础；油灰，用于填充整个表面空隙并形成平整表面以便使用碳纤维片材；浸渍树脂或粘结树脂，前者用于碳纤维布粘贴，后者用于碳纤维板粘贴。浸渍树脂或粘贴树脂是将碳纤维片粘附于混凝土构件表面并与之紧密地结合在一起形成整体共同工作的关键，因此，树脂同混凝土的粘贴强度大于混凝土的拉伸强度和剪切强度。就公路混凝土桥梁用碳纤维片材加固技术而言，环氧树脂在不同施工环境温度下固化性能有十分重要的意义，因为这涉及到粘贴工作质量与如何尽量减少桥上正常交通中断时间紧密相关。采用专配的环氧树脂材料，在混凝土施工表面温度（10～40）摄氏度时，粘贴环氧树脂固化时间约15小时以上，但粘贴后就可以使用的时间为45分钟以上，专配的环氧树脂材料的这一性能是完全适合混凝土桥梁的加固工作。2，碳纤维加固补强的施工工艺 2.1 根据设计确定粘贴碳纤维的范围进行基底处理；2.1.1 将砼构件表面的残缺、破损及碳化层部分清除干净，达到结构密实部位。检查外露钢筋是否有锈蚀，并进行必要的处理。对经过剔凿、清理和露筋的构件残缺部分进行修补复原。 2.1.2 裂缝修补。缝宽小于0.2mm的裂缝，用环氧树脂进行表面涂刷密封；大于0.2mm的裂缝用环氧树脂灌缝。 2.1.3 将构件表面凸出部分（模板的段差等）打磨平整，修复后的段差尽量平顺。用磨光机把棱角磨成半径大于30mm的圆角。 2.1.4 清洗打磨过的构件表面，并使其充分干燥。2.2 底层涂刷（底层涂料具有较强的渗透性，可渗入砼表面内） 2.2.1 把底层涂料的主剂和固化剂按规定比例称量准确后放人容器内，用搅拌器拌均匀，一次调和量应在可使用时间内用完为准。2.2.2 用滚筒刷均匀的涂刷底层涂料。 2.2.3 底层涂料固化后，表面有凸起部分时要用砂纸磨光。 2.2.4 注意在气温小于5C，相对湿度大于85，砼表面含水率在8以上，有结露可能而无可靠保证措施时，均不得施工。2.3 环氧腻子对构件表面残缺的修补 2.3.1 构件表面凹陷部位应用环氧腻子填平，修复至表面平整。 2.3.2 内角（段差、起拱等）要用环氧腻子填补使之平顺。2.4 贴碳纤维片。 2.4.1 为了防止碳纤维受损，在碳纤维片运输、储存、裁切和粘贴过程中，严禁受弯折。贴片前应用钢直尺与壁纸刀按规定尺寸切断纤维片，每段长度一般不**过6rn。 2.4.2 碳纤维接头必须搭接10cm以上，横向不需搭接。 2.4.3 按规定比例掺配树脂主剂和固化剂，用滚筒刷均匀地涂刷黏结树脂，称为下涂。 2.4.4 贴片时，在碳纤维片和树脂之间尽量不要有空气，可用罗拉沿着纤维方向在碳纤维片上对此滚压，使树脂渗入碳纤维中。2.5 养护 粘贴碳纤维片后，需自然养护24h达到初期固化，并保证固化期间不受干扰。2.6 涂装 根据需要可在树脂固化后加固补强构件表面，涂刷耐火涂层和色彩。3，碳纤维（片材）加固处理要点 在进行结构加固处理前，先对梁板采取有效地卸载和支**措施，然后按以下施工工序进行加固施工。3.1 破损面混凝土表面处理：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。3.2 按设计要求对破损面钢筋处理后用M45的环氧树脂砂浆进行灌缝或封闭处理，并保证钢筋保护层厚度不小于15mm，利用打磨机将其表面打磨平整，并用钢刷将其表面的粉尘、油污等不洁物清除干净，使构件加固表面平整、干燥无粉尘。另外，如碳纤维需沿基纤维方向绕构件转角处粘贴时，转角粘贴处要进行倒角处理并打磨成圆弧状，圆弧半径不应小于20mm。3.3 涂刷底层树脂：用滚筒刷将底层树脂均匀涂抹于混凝土表面，待树脂表面指触干燥时即进行下一道工序施工。3.4 找平处理：表面凹陷部位用找平材料填补平整，且不应有菱角。3.5 粘贴碳纤维片材：将配制好的浸渍树脂均匀涂抹于所要粘贴的部位，并用橡胶滚筒沿纤维方向多次滚压，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。多层粘贴重复上述步骤，待纤维表面接触干燥时即可进行下一层的粘贴。如**过60min，则应等12h后，再行涂刷粘结剂粘贴下一层。3.6 在后一层的碳纤维布的表面均匀涂抹浸渍树脂。 4，对碳纤维加固补强技术的展望 碳纤维用于砼结构的修复补强虽然时间不长，但发展很快，其主要原因在于碳纤维片加固存在较多优点： 4.1 施工简便迅速，*模板、夹具、支撑等。 4.2 不增加结构重量，碳纤维片重量200g/m～300g/m，设计厚度0.111mm～0.167mm，加上环氧树脂的重量也很轻，对结构自重影响可忽略不计。 4.3 能适应各种结构外形的补强。 4.4 可以多层粘贴。可根据设计要求，在一个部位重叠粘贴。随着我国高等级公路的迅速发展，高速公路桥梁通车里程也在不断增长，桥梁由于各种原因造成承载力降低、混凝土强度降低或需要提高抗震能力和修补桥梁裂缝，都可以应用碳纤维布补强技术。碳纤维布加固修复混凝土裂缝1、引言碳纤维材料用于混凝土裂缝加固修补的研究始于80年代美、日等发达国家。目前，随着我国经济建设的逐步增长，已竣工的工程和在建工程，特别是公建工程随房屋功能的需要的不同而改变，难以满足当前规范使用的需求，结构需进行维修、加固，目前常用的加固方法有很多，如：加大截面法、外包钢法、粘钢加固法和碳纤维加固法。前3种的加固方法施工周期长、占地大、功效小。碳纤维布加固是目前设计单位加固设计中常用的一项，它具有强度高、施工速度快、功效高的特点。碳纤维布的抗拉强度能达到3400mpa以上，受力弹性模量在240000mpa以上,延伸率能达到2%，单位面积质量≦300g/㎡。2、碳纤维布加固混凝土结构的技术特点碳纤维布加固法是将抗拉强度较高的碳纤维用环氧树脂预浸成为复合增强材料；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结构上，形成一个新的复合体，使增强粘贴材料与原有钢筋混凝同受力增大结构的抗裂或抗剪能力，提高结构的强度、刚度、抗裂性和延伸性，达到结构补强和改善结构受力的目的。与加大截面法、外包钢法、粘钢加固法相比碳纤维布加固具有明显的优势：具有节省空间，施工简便，不需要现场固定设施，施工质量易保证，基本不增加结构尺寸及自重，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，降低加固成本。因此，悍马碳素纤维作为新型的补强材料，而备受青睐和关注。（1）抗拉强度高，是同等截面钢材的7-10倍，能达到提高结构的承载力，改善结构的受力性，达到加固目的。（2）自身重量轻薄，密度只有普通钢材的1/4，经加固后的原构件基本不会增大自身重量和尺寸。（3）耐腐浊、耐久性好，可阻抗化学腐浊和恶劣环境、气候变化。经研究实践表明在外面的碳纤维布的寿命在30年左右。而表面涂抹水泥砂浆保护层或其他保护材料的碳纤维布寿命在50年左右。（4）施工方便简便、施工速度快、基本不占用场地、省时省力施工质量易保证。（5）适用范围广，混凝土构件、钢结构、木结构均可以加固。特别是对其他加固方法无法进行结构加固的结构碳纤维加固法都可以进行加固施工。像隧道、烟囱、受盐腐的混凝土、桥梁等。可大幅度提高构件的承载力、抗震性能和耐久性能。3、碳纤维布加固工程实例3.1概述广场6#楼位于该县老汽车站。一至七层为购物中心，建筑面积43760㎡，集购物、休闲、娱乐为一体。在工程施工至4层结构时由于业主招商引入某影业有限公司在a区6、7层增设电影院。由于影院功能需求影厅高度要达到9米以上，因此影厅内7层楼面取消，经设计院对a区重新设计验算对4层以下及地下室柱、进行加固处理。3.2加固方案设计院提出2套加固方案1、外包钢加固法：梁部位加固在梁底粘贴6mm厚钢板，柱加固在柱四角包8mm×l80 mm角钢4mm×50厚缀板@250焊接灌浆。优点：加固材料可控性好，定期保养、油漆是钢板长期不锈。缺点施工难度大，周期长，增加构件自重，钢板与混凝土结构不易粘结。2、碳纤维布加固法：选用碳纤维布的抗拉强度达到3400mpa以上，受力弹性模量在240000mpa以上,延伸率能达到2%，单位面积质量≦300g/㎡。优点：施工容易，重量轻、体积小，速度快，碳纤维布与混凝土结构易结合，寿命能达到30～50年。考虑到时间就是效益，选用碳纤维布加固法进行加固处理，使工程能提前完工，商场提前开业为业主提前创造效益。3.3施工工艺流程施工准备→混凝土表面处理→找平材料配置→构件表面残缺修补→底胶配置→涂刷底胶→浸渍树脂胶配置→粘贴碳纤维布→表面养护。3.4施工工艺要点3.4．1、表面处理1）、混凝土表面如出现剥落、蜂窝、腐蚀等劣化现象的部位应予剔除，对于较大面积的劣质层，在剔除后应用聚合物水泥砂浆进行修复。2）、裂缝部位，如有必要应先进行封闭处理。3）、用混凝土角磨机、砂轮（砂纸）等工具，去除混凝土表面的浮浆、油污等杂质，构件基面的混凝土要打磨平整，尤其是表面的凸出部位要磨平，转角粘贴处要进行倒角处理并打磨成圆弧状（r³ 10mm）。4)、用吹风机将混凝土表面清理干净并保持干燥。使用高强度聚合物砂浆修补表面凹陷底部分。3.4.2、构件表面残缺系修补1）、混凝土表面凹陷部位应用刮刀嵌刮整平胶料修补填平，模板接头等出现高度差的部位应用整平胶料填补，尽量减少高差。2）、转角的处理，应用整平胶料将其修补为光滑的圆弧，半径不小于10mm。3）、整平胶料须固化后（固化时间视现场气温而定，以手指触感干燥为宜，一般不小于2小时），方可再进行下一道工序。3．4.3、涂底胶1）、按一定比例将主剂与固化剂先后置于容器中，用搅拌器搅拌均匀，根据现场实际气温决定用量，并严格控制使用时间，在规定时间内用完。2）、用滚桶刷或毛刷将胶均匀涂抹于混凝土构件表面，厚度不**过0.4mm，并不得漏刷或有流淌、气泡，等胶固化后（固化时间视现场气温而定，以手指触感干燥为宜，一般不小于2小时），再进行下一道工序。3.4.4、碳纤维布粘贴1）、粘贴碳纤维布的气温应在10℃以上，按设计要求的尺寸裁剪碳纤维布，除非特殊要求，碳纤维布长度应在3m以内。2）、按悍马厂家提供的施工工艺规定配置浸渍胶，比重称量正确装入容器充分搅拌均匀，一次调和量应在规定时间内用完。用滚筒刷均匀涂抹于所粘贴部位，在搭接、拐角部位适当多涂抹一些。3）、用特制光滑滚子在碳纤维布表面沿同一方向反复滚压至胶料渗出碳纤维布外表面，以去除气泡，使碳纤维布充分浸润胶料。当需要搭接粘贴时，搭接长度应大于10cm。多层粘贴应重复以上步骤，待纤维表面指触感干燥为宜，方可进行下一层碳纤维布的粘贴。4）、在外一层碳纤维布的外表面均匀涂抹一层粘贴胶料。3.4.5、养护粘贴碳纤维布后，自然养护1-2小时达到初期固化，应保证固化期不受外界干扰和碰撞。碳纤维布粘贴后达到设计值自然养护应在14天左右。4、加固效果碳纤维布粘贴完成达到龄期后，请专业检测部门对其与混凝土结合强度做了破坏性拉拔试验，试验结果拉拔强度**过设计要求，碳纤维布牢固的与混凝土粘结在一起，达到了设计要求。5、结论碳纤维布具有轻、薄、高强度、抗腐浊、耐老化等优点。很好的与混凝土结构形成一个共同体，使混凝土结构补强的抗拉强度达到一定的目的。碳纤维布加固法与粘钢加固法比较费用差不多，但悍马碳纤维布加固施工方法简单、速度快捷、功效高、施工场地占用少、工期短，在工期上具有明显的优势。碳纤维布加固法效果好，强度高、适用范围广、施工质量容易保证、耐腐浊及耐久性好不受环境条件的影响，采用悍马碳纤维布加固后基本不增加结构自身的尺寸和重量，能适应各种其它加固无法施工的结构，碳纤维加固在越来越多的领域广泛应用。碳纤维材料的加固优势介绍现在很多加固工程在选择施工材料时多会选择碳纤维材料，碳纤维材料和其他多种加固材料有着明显的不同，相比较而言，碳纤维材料更具有加固优势，存在经济性高、适用面广、操作步骤简单等多种优势，基本各类加固工程的施工环节都会**选择并使用该类加固材料，碳纤维加固材料具体有哪些加固优势表现呢?接下来的时间，小编就站在专业的角度，来为大家详细解答。一、施工便利性强，易于掌握施工要点碳纤维材料主要有两种，其一是碳纤维板，其二是碳纤维布，目前，在加固工程中，两种类型的碳纤维材料都比较常用，在施工环节，使用碳纤维材料易于掌握施工要点，施工操作简单，施工的便利性强，即使是毫无施工经验的新手施工也能保证加固效果。二、施工可行性高，不受到周边环境的干扰并不是所有的加固材料适用性均较强的，有些加固材料在某些特定的加固工程并不适用，一旦随意使用，将会直接影响到加固质量，也会对周边环境造成严重的影响。碳纤维材料却不存在这些问题，和其他的加固材料相比，碳纤维材料的优势表现还是十分明显的，施工可行性相对较高，施工结束后也不会对周边环境造成干扰影响，是优质的，且客户较为认可并会时间选择的加固材料。三、市场价格较低，降低施工材料成本和钢板等加固材料相比，碳纤维材料的市场销售价格相对较低，使用碳纤维材料加固建筑物，即使需要使用的总量较多，也能有效降低施工成本。四、实用性较强，加固寿命相对较长对于客户来说，当加固工作结束之后，他们不仅会关注加固质量，也会重点关注加固寿命，使用钢板以及混凝土等施工材料加固建筑物，加固寿命都是十分有限的，然而，碳纤维材料的使用寿命却高达50年以上，这也是碳纤维材料和众多加固材料相比较后，所存在的一大优势，对于住宅类使用年限较长的建筑物，在加固时，如果施工现场允许，碳纤维材料可以作为的加固材料。五、操作步骤简单，没有施工难点对于施工单位来说，虽然他们有着*的施工经验，不过，不同类别的加固材料所存在的施工难点不同，故而，施工单位在加固施工时所需要掌握的施工要点以及需要注意的施工细则方面都是不同的，碳纤维材料施工时操作步骤简单，施工难度较低，易于掌握加固施工的整体步骤，有效保证加固质量。以上几点就是小编为大家整理的关于碳纤维材料的加固优势所在，其实，碳纤维材料近几年的应用频率较高，对于客户而言，碳纤维材料具有较多的选择优势，也是值得选购的优质加固材料。粘贴碳纤维布加固与粘钢加固能否互换？主要是取决于碳纤维粘贴加固法:碳纤维粘贴加固是指碳纤维材料通过胶粘剂（浸渍树脂）充分浸润、固化，完全粘接固定在构件表面，形成坚韧的复合层，从而对被加固构件起到补强作用。要求被加固构件的现场实测混凝土强度等级不低于C15，且混凝土表面的正拉粘接强度不低于1.5MPa。粘贴在混凝土构件表面的碳纤维，不得直接暴露于阳光或有害介质中，其表面应进行防护处理。被加固的混凝土结构长期使用的环境温度不应**60℃，如果被加固结构处于特殊环境（如高温、高湿、介质侵蚀、放射等）中，除按国家现行有关标准要求采取相应防护措施外，还应采用耐环境因素作用的胶粘剂，并按专门的工艺要求进行粘贴。粘钢加固:亦称粘贴钢板加固，是将钢板采用高性能的环氧类粘接剂粘结于混凝土构件的表面，使钢板与混凝土形成统一的整体，利用钢板良好的抗拉强度达到增强构件承载能力及刚度的目的。粘贴碳纤维布加固和粘钢加固的形式和加固机理比较类似，本质上相当于增加构件配筋，在抗剪、抗弯加固中一般可以互相替换。如果碳纤维布抗拉强度设计值取为2000MPa，钢材(Q235)抗拉强度设计值取为200MPa，可按照0.1mm厚碳纤维布相当于1mm厚钢板的原则代换。但应注意以下几点：碳纤维和钢材弹性模量基本一致，但碳纤维的抗拉强度是钢材的10倍左右，所以要充分发挥加固材料的强度，粘贴碳纤维需要加固构件产生更大的形变。也就是说，在小变形情况下，粘贴碳纤维加固应力滞后显著，所以当构件承载力相差较多时，应**选用粘钢加固；碳纤维和钢材弹性模量基本一致，达到同样的力值，钢材截面要大的多，所以粘钢加固提高构件钢度的幅度要**过碳纤维加固。也就是说，若补充同样的抗弯能力，构件粘钢加固的挠度、裂缝宽度小于粘碳纤维加固的；钢板上可以焊接锚筋，也可钻孔设植筋锚固，所以粘钢加固的锚固方式较粘碳纤维灵活；碳纤维轻、薄，不需要大型施工机械，运输储存、施工简便，同样工程量，粘贴碳纤维施工工期约是粘钢的40%。碳纤维和钢材相比，属惰性材料，不锈蚀，也不易被有害介质腐蚀，在恶劣环境下耐久性好。碳纤维具有柔韧性，能够包裹复杂外形的构件，并非很光滑的结构建筑的钢筋表面基本有效粘贴率也可以达到**，粘贴钢板是很难达到**有效的粘贴面，相应的验收标准仅仅是达到70%。