碳纖維布加固技術

碳纖維布的優點

重量輕，施工方便快捷，不增加結構荷載；

2.可靈活使用抗彎、封閉箍、抗剪加固；

3.柔軟度好，不受結構(梁、柱、通風管、管道、墻體等)的限制。

耐久性好，耐化學腐蝕，環境氣候變化差；

5.耐高溫、抗蠕變、耐磨、抗震性能好；

6、符合環境要求；

7.廣泛應用于混凝土構件、鋼結構和木結構。

碳纖維布的特點

1.鐵的五分之一；

2.強度是鐵的10倍；

三、不生銹，不腐蝕；

4、X線性透視，耐化學藥物，耐熱，積低溫。

碳纖維布的應用

1.加強建筑梁、柱、地板結構；

二、加強橋梁、橋墩、橋面結構；

加強隧道、煙囪結構；

4.海灘建筑防腐加固。

碳纖維布的目的

1.提高承載能力；

2.增加延性；(對于抗震結構，在加固設計中增加延性)

碳纖維布加固的效果

改善結構狀態(減少變形，減少原結構應力，減少裂縫)

碳纖維布加固的技術要點

1.彎曲加固時，纖維方向應與加固應力方向一致；

2.剪切加固和抗震加固時，纖維方向應垂直于構件軸向；

3.彎曲加固和剪切加固時，混凝土強度等級不得低于C15；

4.混凝土柱用封閉粘結碳纖維加固時，混凝土強度等級不得低于C10；

5.碳纖維加固的效果主要取決于專業施工隊負責施工的纖維粘貼工藝。

碳纖維布加固技術

粘貼碳纖維布鋼筋混凝土結構技術是一種新型、簡單、有效的混凝土橋鋼筋技術。該技術充分利用了碳纖維增強復合材料獨特的高比強度、高比模量、耐腐蝕、耐疲勞、施工簡單等優點，為混凝土橋鋼筋技術注入了新的活力。碳纖維布鋼筋修復結構技術是利用樹脂粘結材料將碳纖維布粘貼在混凝土表面，以達到結構鋼筋的目的。

碳纖維布加固的優點

與傳統的粘鋼法等加固工藝相比，采用碳纖維布加固舊橋具有以下優點：

①不增加結構恒載和截面尺寸。

②可適應不同結構的外觀尺寸，成型方便。

③對原結構無新損傷。

④碳纖維布具有優異的耐化學腐蝕性。

碳纖維布加固材料要求要求

碳纖維布是一種由碳纖維絲編織而成的軟件。在加固混凝土構件時，碳纖維布根據構件的不同應力特性有序地纏繞和粘貼在構件表面，限制構件變形，提高構件的極限強度和承載能力。

碳纖維布的抗拉強度一般不小于3萬mpa，彈性模量不小于2.1x105 mpa。根據碳纖維布的質量，其厚度一般為0.11～0.43mm寬度為20~100cm，卷材長度為50~1000m。單層碳纖維布單位面積碳纖維質量不得低于1500g/m2.一般不超過4500 g/m較高可達600 g/m2。

粘結材料是碳纖維布和混凝土 粘結材料需要足夠的剛度、強度和韌性。

粘結材料一般由主劑和固化劑制成，通常分為冬季和夏季。主劑和固化劑按工藝要求與規定的比例混合，形成所需的底層樹脂、找平樹脂和粘結樹脂。其性能指標一般根據表1中的數據進行控制。

表1 粘結樹脂性能指標要求

3 碳纖維布加固的力特性

碳纖維布鋼筋混凝土彎曲構件是將碳纖維布粘貼在構件的拉伸區域，而不是補充鋼筋的拉伸性能，從而提高構件的彎曲承載力。粘貼碳纖維布后，在構件拉伸區混凝土開裂前，碳纖維布應變小，基本無效；混凝土開裂后，碳纖維布逐漸參與共同應力，應變增長加快；鋼筋屈服后，碳纖維布充分發揮作用，應變增長迅速加快，充分反映了其高強度、高效的性能。

4 碳纖維布加固施工技術及質量控制

(1)施工技術

碳纖維布加固技術取決于碳纖維布與混凝土表面的粘貼效率，因此一般要求基面混凝土強度等級不低于C同時，鋼筋構件應具有良好的保護層，即基層表面光滑，具有一定的強度。剝落、剝落、腐蝕、裂紋腐蝕、裂紋、嚴重碳化等表面缺陷。應對粘貼基層表面進行拋光和分類，防止碳纖維布局損壞和粘貼失效。

涂底層樹脂時，膠水一般按比例準確制備，攪拌均勻，使用時間一次，保證粘結質量。涂裝過程中，滾筒或刷子應均勻涂抹在基面上，自然風干。

混凝土構件采用碳纖維布加固，一般采用薄布多層粘貼法，與粘結材料充分滲透，沿纖維方向多次滾動，擠壓氣泡，使碳纖維布與浸漬樹脂充分結合，保證粘結效率。碳纖維布一般不連接。如果碳纖維布確實需要連接，應避免構件應力較大的部分，連接長度不小于100mm，搭接端應平整，無翹曲。如果碳纖維布需要多層搭接，每層的接口位置不應在同一側，接口位置的凈距一般應大于200mm。

5.環境要求℃在上述溫度條件下，雨天和可能結露的天氣應停止施工。

(2)施工時質量控制

⑴ 施工溫度

由于環氧樹脂在低溫下固化緩慢，涂層不易均勻，一般施工溫度為15℃～28℃在溫度下施工。

⑵ 成型所需的壓力應保持不變

橋梁粘結加固工程主要在梁(板)底部，從上到下粘貼。無論使用哪種鋼筋材料，如果成型壓力不足，鋼筋層不可避免地會墜落，混凝土粘附不緊密，導致鋼筋層材料脫落，影響鋼筋效果，特別是對于長梁鋼筋，可在粘貼范圍內設置碳纖維布U箍錨固。u粘貼范圍內應均勻布置型箍，一般設置在端部，u型箍的粘貼高度應延伸到板底，各型箍的粘貼高度應延伸到板底。u型箍的寬度和厚度不得小于彎曲加固碳纖維布寬度的一半。

⑶ 空鼓處理

粘貼時，應均勻涂抹樹脂，用力刮平，擠出氣泡，避免形成空鼓和脫膠，影響加固效果。如果發現空鼓，可采取注入環氧樹脂法、切割刀切入填充樹脂修復法、補丁修復法等措施。<<碳纖維布加固施工方案>>

          我國碳纖維布加固技術較早通過的規范是2003年《碳纖維板加固混凝土結構技術規范》CECS146:2003已被2013年較新國家標準《混凝土結構加固設計規范》所取代GB 50367-2013.

          一、前言

          碳纖維材料混凝土結構加固修復的技術研究始于20世紀80年代美國、日本等發達國家。中國的技術起步較晚，但隨著中國經濟建設和建筑業的快速發展，由于當時設計負荷標準較低，相當一部分現有建筑存在歷史問題。由于使用功能的變化，一些建筑迫切需要維護、加固和加固，以滿足當前標準化使用的需要。目前常用的加固方法有很多，如增加截面法、外包鋼加固法、鋼筋種植加固法等。碳纖維鋼筋修復結構技術是繼增加混凝土截面和粘鋼之后的另一種新型結構鋼筋技術，稱為鋼筋加固新士兵。

          二、特點

          碳纖維節省空間，施工簡單，無現場固定設施，施工質量易于保證，基本不增加結構尺寸和重量，耐腐蝕，耐久性好。此外，該方法的使用可以大大提高建筑的使用壽命，降低鋼筋的成本。因此，碳纖維作為一種劃時代的鋼筋材料，受到了青睞和關注。

          (1)抗拉強度高，是同截面鋼的7-10倍。

          (2)重量輕，密度僅為普通鋼材的1/4。

          (3)耐久性好，能抵抗化學腐蝕、惡劣環境和氣候變化。

          (4)施工方便快捷，省力節時，易于保證施工質量。

          (5)適用范圍廣，可加固混凝土構件、鋼結構、木結構?？纱蟠筇岣邩嫾某休d力、抗震性能和耐久性。

          用途

          ·加固混凝土結構、橋梁、建筑物的梁、柱、面板。

          ·加固隧道、港口設施、煙囪、倉庫和工廠。

          ·保護和加固受鹽傷的混凝土、橋梁和河流結構。

          三、碳纖維加固的適用范圍

          碳纖維加固法可用于各種工業、民用建筑和結構的抗震、裂縫和腐蝕加固。

          四、工藝原理

          環氧樹脂預浸成復合增強材料（單向連續纖維）；沿拉伸方向或垂直于裂縫方向粘貼環氧樹脂粘合劑，與原鋼筋混凝 增加結構的抗裂性或抗剪性，提高結構的強度、剛度、抗裂性和延展性。

          五、工藝流程及操作要點

          工藝流程可概括為：

          施工準備→設施線 →基面處理 →刷漆底膠 →刮膩子 →粘貼碳纖維布 →表面養護→涂碳纖維專用膠。

          1. 混凝土表面處理

          1 清除混凝土構件表面的不完整性和損壞。

          2 構件的殘缺部位經鑿鑿、清洗、露筋修復、修復和修復。

          3 裂縫修補：縫寬小于0.2mm用環氧樹脂密封裂縫大于0.2mm用環氧樹脂填充裂縫。

          4 拋光：拋光構件表面突出部分（混凝土構件交接部分、模板接頭等），修復后的構件表面盡可能平整。

          5 清潔拋光部件的表面，使其完全干燥。

          2. 底膠涂在缺陷部位

          將準備好的底膠(粘合劑)涂在有缺陷的混凝土表面。

          3. 修復構件表面殘缺

          修復構件表面不完整的環氧膩子，重點如下:

          1 按規定比例準確稱量膩子主劑、固化催進劑和固化劑，放入容器中攪拌均勻。

          2 在構件表面凹陷處填充環氧膩子，修復至表面平整。在不完整的修復中使用環氧膩子時，應在溫度下使用-5℃上述施工應在相對濕度小于85%的情況下進行。膩子涂抹后，表面仍有凹凸紋，用砂紙打磨平整。

          4. 涂底膠

          均勻涂抹準備好的底膠(粘合劑)。

          5. 粘貼碳纖維

          粘貼碳纖維材料前，確認粘貼表面干燥?！嬉陨?，相對濕度RH>85%時，無有效措施不得施工。防止碳纖維損壞，碳纖維材料在運輸、儲存、切割和粘貼過程中。碳纖維材料應用鋼尺和壁紙刀按規定尺寸切割，每段長度一般不超過6m為防止材料在儲存過程中損壞，應根據當天的用量切割材料的切割量。碳纖維縱向接頭必須搭接20cm以上。這部分要多涂樹脂，碳纖維不需要橫向搭接。施工工藝要點如下:

          1 粘貼樹脂的主劑、固化催化劑和固化劑應按規定比例準確稱重，放入容器中，用攪拌機攪拌均勻。一次調和量應在使用時間內用完。

          2 粘貼時，碳纖維應在碳纖維和樹脂之間有空氣。羅拉專用工具)可以在碳纖維材料上多次滾動，使樹脂滲透到碳纖維中。

          6． 養護

          粘貼碳纖維材料料后，需要自然維護1-初始固化應在2小時內保證，固化期間不受外界干擾和碰撞。

       7． 涂裝

       如果鋼筋構件需要防火，可在樹脂固化后涂上耐火涂層。涂層應在樹脂初始固化后進行，并應遵守所使用涂層的相關標準和施工規定。

       六、材料

       符合國標GB50367-2013年規定的碳纖維加固材料包括：

       1)碳纖維單向織物布復合材料，200克，300克，450克，碳纖維條形板

       2)S玻璃布，(玄武巖布)，單向織物(布)復合材料，300克--450克

       3)E玻璃纖維單向織物(布)300克--450克

       4)用于粘貼纖維布的改性環氧樹脂

       碳纖維加固材料是高強度碳纖維的單向排列。用微量樹脂浸泡后，作為混凝土的修復和加固材料，其抗拉強度約為鋼筋的10倍，具有重量輕、彈性高、強度高、耐久性高等特點。目前，常用的碳纖維加固材料包括國內大連凱華、深圳琥珀、北京703、進口日本東麗、臺灣1億、美國赫氏Hexcel,新日本石油等

       七、機具設備

       主要機具有砂輪切割機、角磨機、滾刷等，一般在2～4臺可滿足工程要求。

       八、勞動組織

       每100平米面積碳纖維加固安排4名技術工人、6名普工。碳纖維布的施工應由具過硬施工工藝技術的專業施工隊伍完成，并應精心組織、精心施工.

       九、質量要求

       1． 所有進場材料，包括碳纖維材料和粘合劑材料，必須符合質量標準，并具有工廠產品證書和工程加固設計要求。

       2． 碳纖維材料在運輸和儲存過程中不得擠壓，以免損壞碳纖維，也不得直接暴露在陽光和雨水中。膠結材料應在陰涼處密封儲存。

       3． 技術人員負責指導和監督各工序的施工質量。每道工序完成后，應提交技術人員進行檢查和認可。

       4． 涂底漆

       涂料應均勻涂刷，不得漏涂。嚴禁在不適合溫度的情況下施工。添加溶劑稀釋的涂料應在規定時間內用完。

　　溫度低于7℃，相對濕度RH＜85%，混凝土表面含水率在8%以下，無結露現象時，必須使用改性環氧樹脂。

　　5. 構件表面殘缺修補

　　構造物表面小孔、內角必須用環氧膩子修補平整，膩子涂刮后，表面仍存在的不平糙紋，應再用砂紙磨平。

　　6. 粘貼碳纖維

　?、儋N碳纖維材料時須符合下述條件：

　　a、碳纖維材料應按規定裁切。

　　b、氣溫、空氣濕度、構件表面含水率等符合要求。

　　c、底層涂料及膩子達到指觸干燥（樹脂表面達到固化硬結）。

　　d、粘結樹脂的類型與施工時的氣溫適合，主劑和固化劑、固化促進劑應按規定的比例稱量準確，裝入容器，用攪拌器攪拌均勻，一次調和量應在規定時間內用完。

　?、谔祭w維粘貼的質量檢驗標準。

　　a、下涂和上涂滲浸入碳纖維束良好。

　　b、碳纖維粘結嚴實。

　　c、對于直徑在10mm以上30mm以下的空鼓，每平方米少于10個可認為合格；若每平方米在10個以上，則認為不合格，需進行補修。對于直徑在30mm以上的空鼓，只要出現，即認為不合格，需進行補修。

　　d、順纖維方向搭接長度不小于20cm,各層之間的搭接部位不得位于同一條直線上，層間必須錯開至少10cm。

　　e、碳纖維材料規格，粘貼位置、長度、寬度、纖維方向、層數符合規定。

　　7. 技術標準：《碳纖維片材加固混凝土結構技術規程》CECS146：2003。

　　十、效益分析

　　碳纖維加固，只要設計合理，與一般的粘貼鋼板法比較費用差不多，但碳纖維加固法施工便捷，工效高，沒有濕作業，不需現場固定設施，施工占用場地少，在施工工期、施工條件方面具有明顯的優勢。碳纖維加固法加固效果好，高強高效，適用面廣，質量易保證，耐腐蝕及耐久性能極佳。采用碳纖維加固修補后，基本不增加原結構自重及原構件尺寸。

　　碳纖維加固具有輕質、高強、抗腐蝕、耐老化、耐久性好、物理性能穩定等諸多優點。其抗拉強度是同等截面鋼材的7-10倍。用碳纖維加固材料修復補強混凝土結構是近來發展而成的新型工法，與混凝土結構形成一體共同工作，利用碳纖維材料卓越的抗拉強度達到的增強構件承載能力及剛度的目的。

　　這項技術具有施工簡便快捷、安全可靠、耐久性好，能適應各種復雜的結構外形，不影響原結構的外觀等諸多優點。已在混凝土結構抗震修復加固補強工程中得到廣泛的應用。