宜兴市恒固碳纤维制品有限公司
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行 业：建材 特种建材
发布时间：2021-03-18
碳纤维布加固桥梁受力分析
碳纤维布新材料的发现是土木工程发展新的推动力，碳纤维布加固法也被视为梁式桥加固补强、提高承载能力，尤其是当高度受限制时的优选加固方法，其施工工艺亦较简单。今天，我们就来探讨一下碳纤维布加固桥梁受力的特点。
1.将抗拉性能优良的碳纤维布用粘结材料粘贴到梁体底面或箱梁内壁上,使其与原结构布置的钢筋一道共同承受拉力,以提高旧桥的承载能力。与其他加固方法相比，碳纤维布保证在设计荷载范围内与原结构共同受力,且改变原有结构的应力分布程度小。
2.沿桥梁的主拉应力方向(或与裂缝正交方向)粘贴碳纤维布,两端分别设置锚固端,可约束混凝土表面裂缝，防止裂缝扩大,提高构件抗弯刚度、减少构件挠度、改善梁体受力状态。
3.应根据实际情况合理使用碳纤维布加固钢筋混凝土梁式桥,因碳纤维布在加固混凝土构件时,在提高受弯承载力的同时还影响受弯构件的破坏形态。当碳纤维布用量过多时,构件的破坏形态由碳纤维被拉断引起的破坏转变为混凝土被突然压碎破坏。还因碳纤维为完全弹性材料,它与钢筋共同工作会减弱钢筋塑性性能,碳纤维布用量过多,构件延性将有所降低。
4.碳纤维布加固后桥梁结构物后破坏形式变化为突然性(拉断或剥离等脆性破坏),其承载力极限状态应按碳纤维抗拉强度的2/3进行抗弯承载力计算,不能按普通钢筋混凝土考虑。
5.碳纤维布可提高混凝土梁抗剪承载力,其作用机理类似箍筋,同时还能明显改善构件的变形性能,增强构件的变形能力。
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，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**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，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**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**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，应由施工队伍进行施工。
施工过程中应避免碳纤维片材弯折。
碳纤维布加固技术的优势在哪？
碳纤维布加固技术的优势
在我国，各类桥梁及房屋建筑结构的维修、加固、改造已经成为建设工程的侧重点。目前国内常用的加固方法主要有纤维布复合材料加固、粘钢板、扩大截面等方法，其中FRP复合材料加固法具有非常明显的优势，并且具有良好的经济效益，在结构工程中得到了广泛的应用。在目前的FRP材料加固市场中，碳纤维占的比例多。
碳纤维布纤维方向分为单向和双向2种，其中以单向布应用为主。碳纤维布具有高的强度重量比和刚度重量比率、良好的抗疲劳性及高的耐久性、耐腐蚀、热膨胀系数低等特点。碳纤维布加固技术的优势主要体现在：高强，可设计性强；基本不改变原结构外观，不会对原结构造成损害；运输储存、施工更方便、快捷，容易保证施工质量而且后期维护费用低；其化学结构稳定，在耐候性、腐蚀性以及抗疲劳性能等方面更加**。但应用此法进行加固时，应充分考虑纤维的方向布置，合理的材料连接方式、连接尺寸、连接位置粘结材料的性能指标。尤其是施工过程的质量控制，一定要按正常的施工程序进行，否则会影响加固效果。
碳纤维布施工中应注意的事项：
1.施工宜在5℃以上环境温度条件下进行，并应符合配套树脂的施工使用温度。当环境温度低于5℃时，应使用适用于低温的配套树脂或采用升温处理措施。
2.在表面处理和粘贴碳纤维布前，应按加固设计部位放线定位。
3.树脂配制时应按产品使用说明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。搅拌所用的容器内不得有油污及杂质。宜根据现场实际温度决定树脂的每次拌合量，并严格控制使用时间。
4.粘贴前板底首先要打磨平整，除去表层浮浆、油污等杂质，直至完全露出结构新面，混凝土表面应清理干净并保持干燥；钢筋露出部位须做防锈处理，如损坏程度严重，须采取其它措施，以确保安全；转角粘贴处要进行倒角处理打磨成圆弧状，圆弧半径不应小于20mm。
5.按比例准确配制好底胶并搅拌均匀，注意一次调和量在可使用时间内用完，**过时间的不能使用，以确保粘接质量；底胶硬化后，在表面有凸起部分时，要用磨光机或砂纸打光。
6.粘贴碳纤维布时要从中间向两侧进行粘贴，可避免施工时产生气泡影响加固效果。
7.碳纤维布配套树脂的原料应密封储存，远离火源，避免阳光直接照射。
8.树脂的配置和使用场所，应保持通风良好，现场施工人员应根据使用树脂材料采取相应的劳动保护措施。
9.涂刷碳纤维漆必须等树脂初期硬化后再施做，如表面上仍有不平，用环氧树脂砂浆作细部找平后再涂刷碳纤维漆。
10.碳纤维布的施工应由熟悉施工工艺的施工队伍完成，并应精心组织、精心施工。
碳纤维布加固和传统加固的区别
碳纤维布楼板带来建筑行业的全新时代传统的建筑加固的方式无非就是加厚建筑的表层，这种做法不仅仅对于建筑的整体加固性并没有非常明显的效果，还会因为加固的时候使用太多的材料，导致加固的成本过高，操作比较不简便，在未来的使用中，也会因为保质期时间太简短，所以就会有更多的工程在选择加固材料的时候，都会选择碳纤维加固。可以说是开启了建筑兼顾行业的全新模式，今天就带领大家了解一下这种全新模式的优点，你准备好了吗？
1、在施工的过程中，碳纤维更节省空间；2、碳纤维加固施工步骤简单容易操作，在现场并不需要设立固定的措施；3、碳纤维施工质量可以得到保证；4、碳纤维加固技术是在不增加楼层本身重量的基础上进行加固的，因此它更加的安全和耐用；5、在防腐蚀方面，使用碳纤维加固技术的建筑项目更胜一筹。
碳纤维加固包括碳纤维布加固和碳纤维板加固两种。碳纤维材料用于混凝土结构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，现有建筑中有相当一部分由于当时设计荷载标准低造成历史问题，一些建筑由于使用功能的改变，难以满足当前规范使用的需求，亟需进行维修、加固。
目前常用的加固方法有很多，如：加大截面法、外包钢加固法、粘钢加固法、碳纤维加固法等。碳纤维加固法可用于混凝土结构抗弯、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；混凝土结构物、桥梁及建筑物的梁、柱、面板加固；隧道、港湾设施、烟囱、仓库、厂房的加固；受盐害的混凝土、桥梁以及河川构造物的防护和加固；之后的又一种新型的结构加固技术。
所有进场材料，包括碳纤维材料和胶结材料，必须符合质量标准，并具有出厂产品合格证，符合工程加固补强设计要求。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。各工序的施工质量，由技术人员负责、监督，每一道工序完成后提请技术员检查、认可后，才能进行下道工序。
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%以下，无结露现象时，必须使用改性环氧树脂。
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。
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要求。
c、底层涂料及腻子达到指触干燥（树脂表面达到固化硬结）。
d、粘结树脂的类型与施工时的气温适合，主剂和固化剂、固化促进剂应按规定的比例称量准确，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验标准。
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以下的空鼓，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小于20cm,各层之间的搭接部位不得位于同一条直线上，层间必须错开至少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。
碳纤维布技术参数
当然，如果要是选择碳纤维加固价格上面也会有更多的优势，减少工程维护中的成本，还能够大幅度提高工程的质量，碳纤维布加固的价格按照每平方来计算，一般碳纤维布加固的价格主要看碳纤维布和碳纤维胶水的质量，在一个要看施工的难易程度了，这两方面决定了碳纤维布加固的价格。
一般市场上碳纤维加固的价格在220--400之间，因此这才是现在的所有的加固方式中值得进行选择的产品，作为开发商，投资的回报率也会相对高很多，也能够在居民的生活中有更多的更好的效果。
