碳纤维布加固混凝土结构的原理与施工技术探讨

碳纤维布加固混凝土构造的原理与施工技术探讨摘要：粘贴碳纤维构造加固技术是指采用高性能粘结剂将碳纤维布粘贴在建筑构造构件表面，使两者共同工作，提高构造构件的（抗弯、抗剪）承载能力，由此而达到对建筑物进行加固、补强的目的。 核心词：碳纤维布 加固  1、碳纤维布构造加固技术简介粘贴碳纤维构造加固技术是指采用高性能粘结剂将碳纤维布粘贴在建筑构造构件表面，使两者共同工作，提高构造构件的（抗弯、抗剪）承载能力，由此而达到对建筑物进行加固、补强的目的。碳纤维增强聚合物（carbon fibre reinforced poly-mer简称cfrp，也称为碳纤维增强塑料）是由环氧树脂粘高抗拉强度的碳纤维束而成的。使用碳纤维布加固具有如下几种长处：a、强度高（强度约为一般钢材的10倍），效果好；b、加固后能大大提高构造的耐腐蚀性及耐久性；c、自重轻（约200g/m2），基本不增长构造自重及截面尺寸；柔性好，易于裁剪，合用范畴广；d、施工简便（不需大型施工机构及周转材料），易于操作，经济性好；e、施工工期短（本工程实例仅用一周）；因此，碳纤维构造加固技术在混凝土构造方面已产生较大的效应。碳纤维加固技术合用于多种构造类型、多种构造部位的加固修补，如梁、板、柱、屋架、桥墩、桥梁、筒体、壳体等构造，规定基层混凝土的强度级别不低于c15即可；此外，砖砌体的某些力学性能也可以用碳纤维进行加固。2、碳纤维布加固的原理用于建筑构造加固的碳纤维材料具有优良的力学性能，其抗拉强度一般为建筑用钢材的十几倍；但是，碳纤维材料织成碳纤维布后，其中的各碳纤维丝很难完全共同工作，在承受较低的荷载时，一部分应力水平较高的碳纤维丝一方面达到其抗拉强度并退出工作状态，以此类推，各碳纤维丝逐渐断裂，直至整体破坏。而使用粘结剂后，各碳纤维丝能较好地共同工作，大大提高碳纤维布的抗拉强度，故碳纤维加固一方面必须使碳纤维布中的碳纤维丝能共同工作，因此粘结剂对碳纤维布的加固起着核心的作用，它既要保证各碳纤维丝共同工作，同步又保证碳纤维布与构造共同工作，从而达到加固的目的。3、工程概况某制药厂保太松车间建于1984年，因长期受腐蚀性气体的侵蚀，三根薄腹梁下弦混凝土与钢筋均遭受严重腐蚀，导致保护层混凝土开裂、酥松、剥落，下弦钢筋锈蚀、剥落，钢筋受力截面削弱，危及构造安全，影响工人的生产情绪；经与设计人员一起进行分析比较，选择粘贴碳纤维布进行加固，能避免腐蚀性气体的侵蚀，延长梁的使用寿命。4、碳纤维布加固的根据及前提4.1碳纤维布加固的根据某制药厂提供的保太松车间图纸。屋架的腐蚀状况。薄腹梁的实际检测强度。混凝土构造加固技术规程。4.12碳纤维布加固的前提一方面，运用回弹法对薄腹梁混凝土进行检测，以供加固参照。经检测，混凝土的实际强度为c30。根据设计图纸，及现场混凝土、钢筋的腐蚀状况，考虑提高下弦的抗拉强度级别，为此，将610mm宽的t700s型碳纤维布裁成两半，分两层粘贴在下弦的底面及两侧（薄腹梁下弦宽度为200mm），加固后，相称于增长原受拉钢筋面积的46%，弥补了由于原钢筋锈蚀而导致的截面削减，构件的承载力得到加强，并且，总体配筋率minmax ，可以满足使用规定。4.3碳纤维布的设计因梁底宽度为200mm，而碳纤维布的宽度为610mm，兼顾加固时碳纤维布的幅宽效应及下弦的受拉范畴，考虑将碳纤维布裁为两半，一层为300mm宽，一层为310mm宽，分两层粘贴在梁的下侧及两面侧边（两侧边高度为50-55mm），应注意：转角处须解决成圆角（r10mm）。5、碳纤维布加固的施工5.1施工准备5.1.1施工材料的准备辽宁省建设科学研究院生产的jgn-c胶（底胶）及jgn-p胶（粘着胶），t700s型碳纤维布。5.1.2辅助材料的准备专用滚筒，刮板，角向磨光机，剪刀，凿子，榔头，台秤，丙酮。5.1.3搭设脚手架按安全规程规定搭设好脚手架，高度以以便施工为前提。5.2施工工艺把屋架下弦被腐蚀部位的疏松混凝土凿掉，把锈蚀的钢筋用钢丝刷刷掉被锈蚀层。补粉凿除的混凝土梁   用sj-601防腐砂浆补粉凿除的混凝土梁（对于较大面积的劣质层在凿除后应用环氧砂浆进行修复），并养护三天。用压缩空气将表面浮尘清除干净未凿部位（需加固处）用混凝土角磨机、砂纸等机具除去混凝土表面的浮浆、油污等杂质，构件基面的混凝土要打磨平整，特别是表面的凸起部位要磨平，用丙酮将需粘贴处清洗干净。涂底胶   将jgn-p胶甲乙组分按需按3：1的重量称好，放在干净的容器中调和均匀，用刮板将它均匀地涂在屋架底面（两侧刮150mm），待胶固化后（固化时间视现场气温而定，以指触干燥为准）再进行下一工序施工。注意：调好的底胶须在规定的时间内用完，一般状况下40min内用完。找平   混凝土表面凹陷部位用修补胶（jgn-c胶掺入两倍粉料）填平，模板接头等浮现高度差的部位应用修补胶弥补，尽量减少高度差。粘贴碳纤维布   将jgn-c胶甲乙组分按3：1的重量称好，放在干净的容器中调和均匀，用刮板将胶均匀地涂刮在底胶上需粘贴碳纤维布处，随后把按设计规定已裁剪好的碳纤维布粘贴在设计部位，然后用专用滚子沿碳纤维布的受力方向来回滚压，挤出汽泡。待指触干燥后，即可以进行第二道碳纤维布的粘贴，措施同第一道。注意：碳纤维布的搭接长度一般为100mm，端部用横向碳纤维布固定。两道碳纤维布粘贴完，待指压干燥后，再刮涂一层jgn-c面胶，来回滚压，使胶充足渗入到碳纤维布中去。待面胶指触干燥后，表面做一层保护层（防火涂料或水泥砂浆）。 6、有关材料的技术指标目前，国内碳纤维材料及配套构造胶的生产厂家有多家，选购前应认真理解材料的有关技术指标及操作阐明，我所所用的各材料指标如表1表3。表1    构造加固修补用碳纤维材料（cfrp-t700s）重要性能指标抗拉强度（mpa）弹性模量（mpa）延伸率（%）密度（g/cm3）耐腐蚀性浸透性均匀度50002.351052.11.8优良好良好    表2   碳纤维织物数据单位面积重量(g/m2)径向纤维纬向纤维径向密度根/cm纬向密度根/cm220碳纤维尼龙线2.651.6径向重量比例%纬向重量比例%碳布宽度(mm)积层厚度(mm)积层厚度为加入树脂后其纤维体积含量为50%时的厚度