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碳纤维布加固技术
defg660 发表于 2008-7-5 17:15:00 |
粘贴碳纤维布加固混凝土结构技术是一项新型、简便、有效的混凝土桥梁加固技术。该技术充分应用了碳纤维增强复合材料所特有的高比强度、高比模量、耐腐蚀、抗疲劳及施工简便等许多优点，为混凝土桥梁加固技术注入了新的活力。碳纤维布加固修补结构技术是利用树脂类粘结材料将碳纤维布粘贴于混凝土表面，以达到对结构加固补强的目的。
碳纤维布加固的优点
与传统的粘钢法等其他加固工艺相比，采用碳纤维布加固旧桥具有以下几个方面的优点：
①不增加结构恒载及断面尺寸。
②可适应不同结构的外表尺寸，成型方便。
③对原结构不会产生新的损伤。
④碳纤维布具有优良的耐化学腐蚀性。
碳纤维布加固的材料要求
加固混凝土构件所用的碳纤维布，是由碳纤维长丝经编织而制成的柔软片材。加固混凝土构件时，按构件的不同受力特点用粘结材料将碳纤维布有序地缠绕粘贴于构件表面，实现对构件变形的约束并因此提高构件的极限强度和承载能力。
在旧桥加固的应用过程中，碳纤维布的抗拉强度一般不宜小于3000mpa，弹性模量不小于2.1x105 mpa。根据碳纤维布的品质不同，其厚度一般在0.11～0.43mm之间，幅宽在20～100cm，卷材长度为50～100m。对于桥梁加固工程而言，单层碳纤维布单位面积碳纤维质量不宜低于150g/m2，一般不超过450 g/m2，最高可提高到600 g/m2。
粘结材料是保证碳纤维布与混凝土共同工作的关键，粘结材料需要有足够的刚度和强度，同时也要有足够的韧性。
粘结材料一般是由主剂和固化剂配制而成，通常分为适合于冬天及夏天使用的冬用型和夏用型两种类型。主剂和固化剂按照工艺要求与规定的比例混合均匀，以形成所需要的底层树脂、找平树脂、粘结树脂。其性能指标要求一般按照表1内的数据来进行控制。
表1 粘结树脂性能指标要求
性能 指标要求
拉伸剪切强度 ≥10mpa
拉伸强度 ≥30mpa
压缩强度 ≥70mpa
弯曲强度 ≥40mpa
正拉粘结强度 2.5mpa且被加固混凝土的抗拉强度标准值
弹性模量 ≥1500mpa
伸长率 ≥1.5%
3 碳纤维布加固的受力特点
碳纤维布加固钢筋混凝土抗弯构件，是通过将碳纤维布粘贴于构件受拉区，代替或补充钢筋的受拉性能，从而提高构件的抗弯承载力。粘贴碳纤维布后，在构件受拉区混凝土开裂前，碳纤维布的应变很小，基本不发挥作用；在混凝土开裂后，碳纤维布逐渐参与共同受力，应变增长加快；而在钢筋屈服后，碳纤维布充分发挥作用，应变增长迅速加快，其高强高效的性能得以充分体现。
4 碳纤维布加固的施工技术与质量控制
（1）施工技术
碳纤维布加固技术是依赖于碳纤维布与混凝土表面的粘贴效率，所以一般要求基面的混凝土强度等级不低于C15，同时要求被加固构件应具有良好的保护层，即基面平整且具有一定强度。对于构件有剥落、起皮、腐蚀、裂缝及严重碳化等表面缺损，必须先进行修复，并应将粘贴基面打磨平整、整理干净，而且不应有尖锐楞角和浮灰粉尘，以防止碳纤维布的局部破坏和粘贴失效。
涂刷底层树脂时，一般按比例准确配制好胶水后搅拌均匀，且一次调和量应在可使用时间内用完，以确保粘结质量。在涂刷过程中，要用滚筒或刷子均匀地涂抹在基面上，自然风干。
用碳纤布加固混凝土构件，一般都采用薄布多层的粘贴方法，使其与粘结材料充分浸润，并用专用的滚筒顺纤维方向多次滚压，挤除气泡，使碳纤维布与浸渍树脂充分结合，以确保粘结效率。一般情况下碳纤维布不搭接，若碳纤维布确需搭接时，其搭接部位应避开构件应力最大区段，搭接长度不应小于100mm，且搭接端部应平整无翘曲。若碳纤维布需多层搭接，则各层接口位置，不应在同一面，其接口位置的相互净距一般应大于200mm。
环境要求：在5℃以上的温度条件下进行，雨天和可能结露的天气，应当停止施工。
（2）施工时质量控制
⑴ 施工温度
由于环氧树脂在低温下固化过程比较缓慢，涂层不易均匀，因此一般施工温度都选择在15℃～28℃的温度下进行施工。
⑵ 应保持成型所需要的压力
桥梁粘结加固补强工程，大多数都是在梁（板）的底面进行，由上而下进行粘贴。无论采用哪一种补强材料，如果成型时施加的压力不足，势必会造成加固补强层下坠，与混凝土之间的粘合不紧密，以致使补强层材料发生脱落，影响加固补强的效果，特别对于较长的梁体加固而言，可以在粘贴范围内设置碳纤维布u型箍锚固。u型箍应在粘贴范围内均匀布置，、而且一般在端部需设置一道，u型箍的粘贴高度宜伸至板底面，每道u型箍的宽度与厚度均不宜小于受弯加固碳纤维布宽度的一半。
⑶ 空鼓处理
粘贴时树脂涂刷要均匀，并用力刮平，将气泡挤出来，以免形成空鼓和脱胶，影响加固补强的效果。若检查发现粘贴出现了空鼓现象，可采取注入环氧树脂法、割刀切入填充树脂修补法、补丁修补法等措施予以弥补。
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