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碳纤维布加固的特点1、引言碳纤维布加固法是一种新型的结构加固技术,它是利用树脂类胶结材料将碳纤维布粘贴于混凝土表面,并与结构形成整体受力体系,增强被加固结构的抗弯或抗剪能力,从而达到对结构补强加固及改善结构受力性能的目的。碳纤维布加固补强法,始于二十世纪八十年代美、日等国家,目前是国际土木工程领域开发研究的一个热点。我国是在1997年才正式开始对碳纤维类加固技术进行研究的,并在1998年开始了实际的工程应用。2、碳纤维加固特点强度高,与传统的混凝土结构加固技术相比,碳纤维布加固法具有很明显的优越性:碳纤维材料具有优异的物理力学性能,其抗拉强度高于普通钢材的10倍,极适合于钢筋混凝土结构的加固补强;其轻质柔软,适用面广,施工便捷,尤其是可在不中断交通时进行加固施工;加固厚度小,可不增加原结构的恒载,特别适用于建筑高度受限制情况下加固补强;同时还具有良好的耐久性及耐腐蚀性等。不增加恒载及断面尺寸碳纤维布的自重仅为200~300克/平方米,设计厚度为0.111—0.167mm,加上环氧树脂系列的粘结材料的自重也很轻,对整个结构重量及桥下净空的影响微乎甚微,可忽略不计。同时,碳纤维布可以多层粘贴。根据补强的要求,碳纤维布可以在一个部位重叠粘贴,充分满足补强的要求。这一优点更是传统补强方式所难以比拟的。施工简便碳纤维布柔软,对被补强物没有形状要求,无需预制材料、大型施工机械和现场固定设施,并且工期短。采用碳纤维布加固补强,对原结构不产生新的损伤碳纤维布加固补强系采用碳纤维胶粘结材料进行粘贴,不需要设置锚固及开凿混凝土等,因而不会对已经损伤的结构产生新的破坏,更可避免钻孔时与结构内原有钢筋和预应力素发生冲突而引起新的问题。能有效地封闭混凝土的裂缝碳纤维布(片)粘贴在混凝土的表面,不仅封闭了混凝土的裂缝,其高强高模量的特性还约束了混凝土结构裂缝的生成与扩展,改变了裂缝的形态,使宽而深的裂缝变成分散的细微裂缝,从而提高了混凝土构件的整体刚度。碳纤维布具有优良的耐化学腐蚀性碳纤维布是一种复合材料,几乎无腐蚀性和磁性以及具有较好的耐热性,不仅能经得起水泥碱性的侵蚀,而且当应用于经常受盐害侵蚀等腐蚀性环境时,其寿命也较长(200年)。因而碳纤维布加固法,在不利环境下较其它方法更显出其优异性。不影响结构的外观碳纤维布的厚度很薄,粘贴固化后其表面还可以涂刷一层与原有结构外观颜色一致的涂料,而不影响结构的外观。碳纤维加固相信大家都不会陌生,作为一种新型的加固方法,碳纤维布轻质高强,施工简便的特性。在建筑加固行业中,碳纤维加固技术越来越火,其在混凝土加固中,在混凝土梁、板、柱、桥墩等工程结构中都能看到碳纤维的身影。作为一种新型的加固方法,与传统加固方法相比,原来还有这么多的优势。下面恒固就中肯的为大家介绍一下碳纤维布加固的优势和局限性。碳纤维布加固技术的优点碳纤维布加固技术这几年在建筑加固业内蹿红,正是由于它有以下优点。1、采购成本低廉,也能从根本上降低工程造价;2、因为产品质量轻,密度比较低,在重量上所占不大比重,碳纤维布方便简洁,可以像布一样被裁剪,从而提高施工的效率;3、碳纤维布可以根据需求进行多层粘贴,但不可超过4层; 养护十分简单,一般情况下只需要加固一次,后期建筑不会产生任何问题。4、在使用的过程当中基本上不会让原来的固件尺寸发生明显的改变,同时又不会影响到原来产品尺寸大小的材料。5、碳纤维布加固时不需要动用大型机器。6、碳纤维布是绿色、环保型的材料,具有耐腐蚀、耐久、耐湿热老化、耐储存等性能。碳纤维的优质性能,在钢结构加固中得到了应用,而且它的应用很广泛。碳纤维加固分为碳纤维布加固和碳纤维板加固,无论是布还是板加固也好,都能发挥出碳纤维材料的优势。碳纤维布加固优势明显,局限性也要知道。碳纤维布加固的局限性碳纤维布加固技术也一样,有它的局限性。但是碳纤维复合材的性能还在不断的提升中。1、施工环境温度在5~35℃范围内,相对湿度不大于70%。2、碳纤维的抗拉弹性模量相对其强度过低,其与钢筋共同工作时,当钢筋完全发挥强度时CFRP才发挥出不到20%的强度,从而在结构的适用荷载内无法充分利用碳纤维的强度。3、目前碳纤维布市场鱼龙混杂,普通难以辨别优劣,还需要专业人士区分。4、目前的加固手段是将CFRP非常紧密地粘贴到试件的表面,当试件的表面有一定的曲率时,CFRP在受拉的同时还将受到一个由曲率引起的剥离应力。5、粘贴碳纤维布的时候,如果收到的力超过了极限值会出现断裂。碳纤维布加固能这么火,就说明了它在很多方面已经胜过传统加固方式。在建筑加固时,要选择合适的加固方法,选加固材料的时候要看它适不适合目前工程,还要看材料的质量如何,这些都是会影响到建筑加固的质量。碳纤维布(CFRP)加固修补结构技术是一种新型的结构加固技术,它是利用树脂类粘结材料将碳纤维布粘贴于混凝土表面,以达到对结构及构件加固补强的目的。工艺原理加固机理是将碳纤维布采用高性能的环氧类粘结剂粘结于混凝土构件的表面,胶结材料作为它们之间的剪力连接媒介,形成新的复合体,使增强贴片与原有钢筋共同作用,增大了结构抗拉及抗剪能力,可有效提高结构的强度,延性及抗裂性。利用碳纤维布良好的抗拉强度达到增强构件承载能力及刚度的目的。材料 CFRP加固修补混凝土结构所用材料主要为碳纤维布与粘贴用树脂。1、碳纤维布的抗拉强度应按纤维的净截面面积计算,净截面面积取碳纤维布的计算厚度乘以宽度。碳纤维布的计算厚度取碳纤维布的单位面积质量除以碳纤维密度。单层碳纤维布的单位面积碳纤维质量不宜低于150g/㎡,且不宜高于450g/㎡。在施工质量有可靠保证时,单层碳纤维布的单位面积碳纤维质量可提高到600g/㎡。2、粘结剂要有足够的粘结性能,工艺过程中各部位所使用的环氧树脂胶结材料的种类、型号,应根据施工时的温度、湿度进行选择。应正确掌握主剂和固化剂的配比,使渗透性、粘稠度、固化速度等方面能满足不同季节施工的需要。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。3、在受弯加固和受剪加固时,被加固的混凝土结构构件,其现场实测混凝土强度等级不得低于C15,且混凝土表面的正拉粘结强度不得低于1.5MPa。采用封闭粘贴碳纤维片材加固混凝土柱时,混凝土强度等级不应低于C10。4、主要机具:角向磨光机、砂纸、剪刀、凿子、榔头、台秤、卷尺、水平仪、铅锤、滚筒、刮板、搅拌容器、橡胶抹子、滚洞刷子、搅拌器、防护眼镜、橡胶手套、口罩等。特点1、材料高强高效,便于加工成多种尺寸,适用面广,质量易保证。2、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。3、耐腐蚀及耐久性能。4、自重较轻,加固修补后,基本不增加原结构自重及原构件尺寸。适用范围 1、适用于各种结构类型、各种结构部位的加固修补,如梁、板、柱、屋架、桥墩、桥梁、筒体、壳体等结构。 2、基层混凝土的强度等级不低于C15,长期使用的环境温度不高于60℃的钢筋混凝土结构,都可采用碳纤维加固施工工法加固、补强。施工准备1、应认真阅读设计施工图。在进行混凝土表面处理和粘贴碳纤维布前,应按加固设计部位放线定位。2、应根据施工现场实际情况和加固构件混凝土的补强荷载要求,制定相应施工方案和施工计划。3、应对所使用的碳纤维布、配套树脂、机具等做好施工前的物质准备工作。4、进场后的碳纤维布、配套树脂应抽样送检,合格后方可施工。5、施工宜在环境温度为5℃以上的条件下进行,并应符合配套树脂要求的施工使用温度。当环境温度低于5℃时,应采用适用于低温环境的配套树脂或采取升温措施。工艺流程及操作要求工艺流程为卸荷→构件表面处理→涂底胶→找平→粘贴→保护。 1、卸荷:加固前应对所加固的构件尽可能卸荷。 2、构件表面处理2.1 将混凝土构件表面的残缺、破损部分清除干净并达到结构密实部位。2.2 检查外露钢筋是否锈蚀,如有锈蚀,需进行必要处理。2.3 对经过剔凿、清理和露筋的构件残缺部分,用高于原构件混凝土强度的环氧砂浆进行修补、复原、达到表面平整。2.4 应按设计要求对裂缝进行灌浆或封闭处理:缝宽小于0.20mm 的裂缝,用环氧树脂进行表面涂抹密闭;大于或等于0.20mm 的裂缝用环氧树脂灌缝。2.5 对贴片范围的定位、划墨线、按修复、补强设计要求进行。2.6 被粘贴的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。转角粘贴处应进行导角处理并打磨加以圆化。圆化半径对于梁不应小于20mm;对于柱不应小于25mm。2.7 清洗打磨过的构件表面,并使其充分干燥。 3、涂底胶 3.1 按主剂∶固化剂=2∶1的比例将主剂与固化剂先后置于容器中,用弹簧秤计量,电动搅拌器均匀搅拌,根据现场实际气温决定用量并严格控制使用时间。一般情况下1h内用完。 3.2 用滚筒刷将底胶均匀涂刷于混凝土表面,待胶固化后(固化时间视现场气温而定,以指触干燥为准)再进行下一工序的施工。一般固化时间为2~3d。 4、找平 4.1 混凝土表面凹陷部位应用环氧腻子填补平整,模板接头等出现高度差的部位也应填补,尽量减小高度差,再用砂纸打磨平整。 4.2 转角处也修补成光滑的圆弧且半径不小于10mm。在找平材料表面指触干燥后,进行下一工序的施工。 5、粘贴5.1 按设计要求的尺寸及层数裁剪碳纤维布,除非特殊要求,碳纤维布长度一般应在3m之内。 5.2 调配、搅拌粘贴材料浸渍树脂,均匀涂抹于待粘贴的部位,在搭接、混凝土拐角等部位多涂刷一些。 5.3 粘贴碳纤维布,在确定所粘贴部位无误后剥去离型纸,用特制滚子反复沿纤维方向滚压,去除气泡,并使浸渍树脂充分浸透碳纤维布。多层粘贴应重复上述步骤,待碳纤维布表面指触干燥方可进行下一层的粘贴。 5.4 在后一层碳纤维布的表面均匀涂抹浸渍树脂。 5.5 碳纤维布沿纤维方向的搭接长度不得小于100mm,碳纤维端部固定用横向碳纤维或粘钢固定。 6、保护:加固后的碳纤维表面应进行抹灰保护。在碳纤维表面的树脂固化之前,撒一层干燥粗砂,再采取抹灰措施。当设计有耐火极限的要求时,按选用的防火涂料进行施工,并保证防护材料与碳纤维片材之间有可靠的粘结。注意事项 采用粘贴碳纤维片材加固混凝土结构时,应由专业施工队伍进行施工。施工过程中应避免碳纤维片材弯折。我们知道碳纤维布分为单向布和双向布,用在建筑加固上的为单向布,那么,单向碳纤维布是如何成型的?将大量的破纤维长丝沿一个主方向(通常是经向)均匀平铺,用较少的破纤维丝将主方向上的碳纤维丝编织在一起,形成较薄的、以主方向上纤维受力的碳纤维织物。碳纤维单向织物的织造方法有多种,常见的有3种,即机织单向织物、无纬单向织物和整编单向织物。机织单向织物是用徳国织机织造的,一般为径向单向织物。无纬单向织物,即一般认为的单向织物,例如UD织物实际是一种预浸片材,是用特殊设备将碳纤维垂直交又铺放为西层或多层,再用树脂粘合,或者复合成一层薄膜、离型纸、纤维网格等。缝编单向织物是用徳国的缝编设备将纤维纱线按一个方向排列,用聚酯纱线缝编而成的织物。单向碳纤维布经常被用来对混凝土、钢或其它材料构件进行修复、加固和翻新。其抗拉强度可以达到3500MPa以上,为普通建筑用钢材的十几倍,而比重为1.8kg/m3,仅为钢材比重的四分之一。简单一句话概括就是,碳纤维材料是一种高强轻质的高性能材料。在加固钢筋混凝土技术所涉及的材料主要有两种:一是碳纤维布,二是粘贴材料,如悍马碳纤维布,悍马碳纤维胶。这门技术是将碳纤维布粘贴在钢筋混凝土构件受拉表面,使强度非常高的破纤维布和结构构件有机结合形成整体,共同受力,从而达到修补裂缝或提高构件承裁力的目的。常用规格是12k 200g/m2和12k 300g/m2。据了解碳纤维布加固技术在90年代在我国建筑工程和桥梁隧道工程领域中开始被应用,在早期其加固费用昂贵,碳纤维布加固技术的发展被限制,随着我国科技实力的不断发展,碳纤维布加固的造价不断降低,使的碳纤维布加固技术日益成熟,其应用领域不断增大,让碳纤维材料在工程应用领域中得到了全面推广。碳纤维布加固混凝土柱:采用碳纤维布对混凝土进行加固,其原理是利用了碳纤维的高抗拉强度和对混凝土的约束作用,使得混凝土处于三向受压状态,从而提高混凝土柱的极限承载力和压缩能力。碳纤维布加固混凝土梁:根据实验研究成果,碳纤维布加固梁的破坏形式有以下几种:1、界限破坏,当碳纤维和钢筋的配置率适当,在受压混凝土达到极限应变的时候,受拉区纤维刚好达到极限强度,此时材料的强度得到充分发挥,截面的延性也达值;2、适筋破坏,钢筋受拉屈服,受压区混凝土被压坏,碳纤维未达到极限应变;3、少筋破坏,受拉钢筋先达到屈服,然后碳纤维片材超过极限拉应变,并达到极限状态而被拉坏,而此时受压区混凝土尚未破坏;4、超筋破坏,加固量过大,受拉钢筋屈服前,受压区混凝土被压坏;5、粘接破坏,在达到正截面极限承载力前,碳纤维片材与混凝土产生剥离破坏。与此同时,碳纤维布加固在工程中已经有了很多的应用,卡本碳纤维布在上海证券交易所加固工程以及清华附属中学等加固改造工程中得到了大范围使用。在这些工程中它们所有的一个共同病害就是混凝土结构出现裂缝,为了防止裂缝处钢筋与空气接触产生氧化,从而导致锈蚀,应对裂缝进行修补。对裂缝进行修补过后,在采用碳纤维布进行加固,大致过程如下:1、首先按照图纸要求进行定位放线;2、采用硬毛刷对混凝土表面进行清理并将转角处打磨成圆弧状;3、按设计要求裁剪碳纤维布;4、涂抹底胶,粘贴碳纤维布,并沿着单向多次刮压,涂刷面胶,并对碳纤维布进行防护;5、待胶固化后,对粘贴碳纤维布进行验收。总而言之,碳纤维布加固技术与传统的增大截面加固法、粘钢加固法等相比,碳纤维布加固法具有抗拉强度高,耐腐蚀性好、自重轻、施工便捷等优点,为结构安全保驾护航。与此同时,碳纤维布加固除了对开裂的梁板进行加固处理之外,还可在户型改造工程、房屋加层工程、地下室改造工程以及古建筑的修复工程中应用。