技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
國(guó)內(nèi)最早通過(guò)的規(guī)范是2003年《碳纖維片材加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》,其編號(hào)為CECS146:2003,碳纖維加固
已經(jīng)被最新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范2013《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》代替,其編號(hào)為GB 50367-2013.
碳纖維加固最近的國(guó)標(biāo)是《結(jié)構(gòu)加固修復(fù)用碳纖維片材》GB/T 21490-2008,08年10月1日起執(zhí)行。
《工程結(jié)構(gòu)加固材料安全性鑒定技術(shù)規(guī)范》
材料特點(diǎn)
碳纖維加固碳纖維與傳統(tǒng)的加大混凝土截面或粘鋼混凝土補(bǔ)強(qiáng)相比,具有節(jié)省空間,施工簡(jiǎn)便,不需要現(xiàn)場(chǎng)固定設(shè)施,施工質(zhì)量易保證,基本不增加結(jié)構(gòu)尺寸及自重,耐腐蝕、耐久性能好等特點(diǎn)。另外,采用該工法,可大大提高建筑物的使用壽命,降低加固成本。因此,碳素纖維作為劃時(shí)代的補(bǔ)強(qiáng)材料,而備受青睞和關(guān)注。
(1)抗拉強(qiáng)度高,是同等截面鋼材的7-10倍。
(2)重量輕,密度只有普通鋼材的1/4。
(3)耐久性好,可阻抗化學(xué)腐蝕和惡劣環(huán)境、氣候變化的破壞。
(4)施工方便快捷、省力節(jié)時(shí)、施工質(zhì)量易于保證。
(5)適用范圍廣,混凝土構(gòu)件、鋼結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)均可進(jìn)行加固??纱蠓忍岣邩?gòu)件的承載能力、抗震性能和耐久性能。
編輯本段適用范圍
碳纖維加固法可用于混凝土結(jié)構(gòu)抗彎、抗剪加固,同時(shí)廣泛用于各類(lèi)工業(yè)與民用建筑物、構(gòu)造物的防震、防裂、防腐的補(bǔ)強(qiáng)。
·混凝土結(jié)構(gòu)物、橋梁及建筑物的梁、柱、面板加固。
·隧道、港灣設(shè)施、煙囪、倉(cāng)庫(kù)、廠房的加固。
·受鹽害的混凝土、橋梁以及河川構(gòu)造物的防護(hù)和加固。
工藝原理
將抗拉強(qiáng)度極高的碳纖維用環(huán)氧樹(shù)脂預(yù)浸成為復(fù)合增強(qiáng)材料(單向連續(xù)纖維);用環(huán)氧樹(shù)脂粘結(jié)劑沿受拉方向或垂直于裂縫方向粘貼在要補(bǔ)強(qiáng)的結(jié)構(gòu)上,形成一個(gè)新的復(fù)合體,使增強(qiáng)粘貼材料與原有鋼筋混凝土共同受力增大結(jié)構(gòu)的抗裂或抗剪能力,提高結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度、抗裂性和延伸性。
工藝流程
工藝流程可以歸納為:
施工準(zhǔn)備
砼表面處理
涂刷底膠
構(gòu)件表面殘缺面修補(bǔ)
粘貼碳纖維
表面養(yǎng)護(hù)
找平材料配置
底層或樹(shù)脂配制
浸漬樹(shù)脂配制
編輯本段操作要點(diǎn)
1. 混凝土表面處理
1 將混凝土構(gòu)件表面的殘缺、破損部分清除干凈。
2 對(duì)經(jīng)過(guò)剔鑿、清理和露筋的構(gòu)件殘缺部分,進(jìn)行修補(bǔ)、復(fù)原。
3 裂縫修補(bǔ):縫寬小于0.2mm的裂縫,用環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行表面涂刷密封;大于0.2mm的裂縫用環(huán)氧樹(shù)脂灌縫。
4 打磨:將構(gòu)件表面凸出部分(混凝土構(gòu)件交接部位、模板的接槎等)打磨平整,修復(fù)后的構(gòu)件表面盡量平順。
5 清洗打磨過(guò)的構(gòu)件表面,并使其充分干燥。
2. 缺陷部位涂刷底膠
將配好的底膠(粘結(jié)劑),用涂刷均勻于缺陷部位的砼表面。
3. 構(gòu)件表面殘缺面的修補(bǔ)
用環(huán)氧膩?zhàn)訉?duì)構(gòu)件表面殘缺面的修補(bǔ)是十分重要的一步,要點(diǎn)如下:
1 膩?zhàn)又鲃?、固化催進(jìn)劑、固化劑按規(guī)定比例稱(chēng)量準(zhǔn)確,裝入容器,用攪拌器攪拌均勻。
2 構(gòu)件表面凹陷部位用環(huán)氧膩?zhàn)犹钇?,修?fù)至表面平整。在殘缺修補(bǔ)中使用環(huán)氧膩?zhàn)訒r(shí),要在氣溫-5℃以上,相對(duì)濕度小于85%的條件下施工。膩?zhàn)油抗魏螅砻嫒源嬖诘陌纪共诩y,應(yīng)再用砂紙打磨平整。
4. 涂刷底膠
將配好的底膠(粘結(jié)劑),用滾筒均勻涂刷于需要粘結(jié)的砼表面。
5. 粘貼碳纖維
粘貼碳纖維材料之前,首先應(yīng)確認(rèn)粘貼表面干燥。氣溫在-10℃以上,相對(duì)濕度RH>85%時(shí),如無(wú)有效措施不得施工。為防止碳纖維受損,在碳纖維材料運(yùn)輸、儲(chǔ)存、裁切和粘貼過(guò)程中。應(yīng)用鋼直尺與壁紙刀按規(guī)定尺寸切斷碳纖維材料,每段長(zhǎng)度一般以不超過(guò)6m為宜。為防止材料在保管過(guò)程中損壞,材料的裁切數(shù)量應(yīng)按當(dāng)天的用量裁切為準(zhǔn)。碳纖維縱向接頭必須搭接20cm以上。該部位應(yīng)多涂樹(shù)脂,碳纖維橫向不需要搭接。其施工工藝要點(diǎn)如下:
1 粘貼樹(shù)脂的主劑、固化催促劑和固化劑應(yīng)按規(guī)定的比例稱(chēng)量準(zhǔn)確,裝入容器,用攪拌器攪拌均勻。一次調(diào)和量應(yīng)以在可使用時(shí)間內(nèi)用完為準(zhǔn)。
2 粘貼時(shí),在碳纖維和樹(shù)脂之間盡量不要有空氣??捎昧_拉(專(zhuān)用工具)沿著纖維方向在碳纖維材料上滾壓多次,使樹(shù)脂滲浸入碳纖維中。
6. 養(yǎng)護(hù)
粘貼碳纖維材料后,需自然養(yǎng)護(hù)1-2小時(shí)達(dá)到初期固化,應(yīng)保證固化期間不受外界干擾和碰撞。
7. 涂裝
若加固補(bǔ)強(qiáng)構(gòu)件需要防火時(shí), 可在樹(shù)脂固化后涂刷耐火涂層。涂裝應(yīng)在樹(shù)脂初期固化后進(jìn)行,并應(yīng)遵守所用涂料的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和施工規(guī)定。
編輯本段加固材料
符合國(guó)標(biāo)GB50367-2006規(guī)定的碳纖維加固材料有:
1),碳纖維單向織物布復(fù)合材,200克,300克,以及碳纖維條形板
2),S玻璃布,300克--450克
3),E玻璃纖維單向織物(布)300克--450克
4),改性環(huán)氧樹(shù)脂,用于粘接纖維布
5)碳纖維板,分1.2mm和1.4mm厚兩種。
碳素纖維加固材料是高強(qiáng)度碳纖維單向排列,用微量的樹(shù)脂浸滲后作為混凝土的修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)材料,其抗拉強(qiáng)度大約是鋼筋的10倍,并且具有重量輕、高彈性、高強(qiáng)度、高耐久性等特性。目前常用的碳纖維加固材料有國(guó)產(chǎn)的北京元邦、上海同砼、山東鑫碩、,進(jìn)口的有日本東麗,日本日新,美國(guó)赫氏Hexcel,新日本石油.....等
編輯本段機(jī)具設(shè)備
主要機(jī)具有砂輪切割機(jī)、角磨機(jī)、滾刷等,一般在2~4臺(tái)即可滿足工程要求。
編輯本段勞動(dòng)組織
每100M2面積碳纖維加固安排4名技術(shù)工人、6名普工。
質(zhì)量要求
1. 所有進(jìn)場(chǎng)材料,包括碳纖維材料和膠結(jié)材料,必須符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),并具有出廠產(chǎn)品合格證,符合工程加固補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)要求。
2. 碳纖維材料在運(yùn)輸、儲(chǔ)存中不得受擠壓,以免碳纖維受損,也不得直接日曬和雨淋,膠結(jié)材料應(yīng)陰涼密閉儲(chǔ)存。
3. 各工序的施工質(zhì)量,由技術(shù)人員負(fù)責(zé)指導(dǎo)、監(jiān)督,每一道工序完成后提請(qǐng)技術(shù)員檢查、認(rèn)可后,才能進(jìn)行下道工序。
4. 涂底層涂料
涂料應(yīng)涂刷均勻、不得漏涂,嚴(yán)禁在不適合氣溫條件下施工,添加溶劑稀釋后的涂料應(yīng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)用完。
溫度低于7℃,相對(duì)濕度RH<85%,混凝土表面含水率在8%以下,無(wú)結(jié)露現(xiàn)象時(shí),必須使用改性環(huán)氧樹(shù)脂。
5. 構(gòu)件表面殘缺修補(bǔ)
構(gòu)造物表面小孔、內(nèi)角必須用環(huán)氧膩?zhàn)有扪a(bǔ)平整,膩?zhàn)油抗魏?,表面仍存在的不平糙紋,應(yīng)再用砂紙磨平。
6. 粘貼碳纖維
①貼碳纖維材料時(shí)須符合下述條件:
a、碳纖維材料應(yīng)按規(guī)定裁切。
b、氣溫、空氣濕度、構(gòu)件表面含水率等符合要求。
c、底層涂料及膩?zhàn)舆_(dá)到指觸干燥(樹(shù)脂表面達(dá)到固化硬結(jié))。
d、粘結(jié)樹(shù)脂的類(lèi)型與施工時(shí)的氣溫適合,主劑和固化劑、固化促進(jìn)劑應(yīng)按規(guī)定的比例稱(chēng)量準(zhǔn)確,裝入容器,用攪拌器攪拌均勻,一次調(diào)和量應(yīng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)用完。
②碳纖維粘貼的質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。
a、下涂和上涂滲浸入碳纖維束良好。
b、碳纖維粘結(jié)嚴(yán)實(shí)。
c、對(duì)于直徑在10mm以上30mm以下的空鼓,每平方米少于10個(gè)可認(rèn)為合格;若每平方米在10個(gè)以上,則認(rèn)為不合格,需進(jìn)行補(bǔ)修。對(duì)于直徑在30mm以上的空鼓,只要出現(xiàn),即認(rèn)為不合格,需進(jìn)行補(bǔ)修。
d、順纖維方向搭接長(zhǎng)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(cuò)開(kāi)至少50cm。
e、碳纖維材料規(guī)格,粘貼位置、長(zhǎng)度、寬度、纖維方向、層數(shù)符合規(guī)定。
碳纖維布技術(shù)參數(shù)
產(chǎn)品型號(hào) | 強(qiáng)度級(jí)別 | 克重 (g/m2) | 理論厚度 (mm) | 抗拉強(qiáng)度 (MPa) | 彈性模量 (GPa) | 伸長(zhǎng)率 (%) |
LQ-Ⅰ-200 | 高強(qiáng)Ⅰ級(jí) | 200 | 0.111 | ≥3400 | ≥240 | ≥1.7 |
LQ-Ⅰ-300 | 高強(qiáng)Ⅰ級(jí) | 300 | 0.167 | ≥3400 | ≥240 | ≥1.7 |
LQ-Ⅱ-200 | 高強(qiáng)Ⅱ級(jí) | 200 | 0.111 | ≥3000 | ≥210 | ≥1.5 |
LQ-Ⅱ-300 | 高強(qiáng)Ⅱ級(jí) | 300 | 0.167 | ≥3000 | ≥210 | ≥1.5 |
碳纖維加固混凝土裂縫技術(shù)
對(duì)于寬度大于0.2mm的獨(dú)立貫通裂縫,采用壓力灌注結(jié)構(gòu)膠的方法進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng),同時(shí)沿受拉方向或垂直于裂縫方向粘貼碳纖維,在要補(bǔ)強(qiáng)的結(jié)構(gòu)上,形成一個(gè)新的復(fù)合體,使增強(qiáng)粘貼材料與原有鋼筋混凝土共同受力增大結(jié)構(gòu)的抗裂或抗剪能力,提高結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度、抗裂性和延伸性。 常用于根底修補(bǔ)的工字梁可以抵擋136~181kN的拉力,避免墻體彎曲,而10cm寬的碳纖維條可接受8至10倍這樣的壓力,其厚度只要3.2mm。
用碳纖維修補(bǔ)房屋裂縫有以下優(yōu)點(diǎn)
a、重量輕,厚度薄,基本不增加結(jié)構(gòu)自重及截面尺寸。
b、適用面廣,靈活性強(qiáng),可用于各種類(lèi)型和形狀的結(jié)構(gòu)構(gòu)件加固。
c、施工方便快捷,不需要大型機(jī)具,沒(méi)有濕作業(yè),無(wú)需動(dòng)火,無(wú)需其他固定措施,不受原結(jié)構(gòu)形狀限制。
d、高耐久性,由于不會(huì)生銹,非常適合在高酸、堿、鹽及大氣腐蝕壞境中使用。