碳纖維布（CFRP）加固結(jié)構(gòu)技術(shù)施工工法

碳纖維布（CFRP）加固修補(bǔ)結(jié)構(gòu)技術(shù)是一種新型的結(jié)構(gòu)加固技術(shù)，它是利用樹脂類粘結(jié)材料將碳纖維布粘貼于混凝土表面，以達(dá)到對(duì)結(jié)構(gòu)及構(gòu)件加固補(bǔ)強(qiáng)的目的。

工藝原理

加固機(jī)理是將碳纖維布采用高性能的環(huán)氧類粘結(jié)劑粘結(jié)于混凝土構(gòu)件的表面，膠結(jié)材料作為它們之間的剪力連接媒介，形成新的復(fù)合體，使增強(qiáng)貼片與原有鋼筋共同作用，增大了結(jié)構(gòu)抗拉及抗剪能力，可有效提高結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，延性及抗裂性。利用碳纖維布良好的抗拉強(qiáng)度達(dá)到增強(qiáng)構(gòu)件承載能力及剛度的目的。

材料

CFRP加固修補(bǔ)混凝土結(jié)構(gòu)所用材料主要為碳纖維布與粘貼用樹脂。

1、碳纖維布的抗拉強(qiáng)度應(yīng)按纖維的凈截面面積計(jì)算，凈截面面積取碳纖維布的計(jì)算厚度乘以寬度。碳纖維布的計(jì)算厚度取碳纖維布的單位面積質(zhì)量除以碳纖維密度。單層碳纖維布的單位面積碳纖維質(zhì)量不宜低于150g/㎡，且不宜高于450g/㎡。在施工質(zhì)量有可靠保證時(shí)，單層碳纖維布的單位面積碳纖維質(zhì)量可提高到600g/㎡。

2、粘結(jié)劑要有足夠的粘結(jié)性能，工藝過程中各部位所使用的環(huán)氧樹脂膠結(jié)材料的種類、型號(hào)，應(yīng)根據(jù)施工時(shí)的溫度、濕度進(jìn)行選擇。應(yīng)正確掌握主劑和固化劑的配比，使?jié)B透性、粘稠度、固化速度等方面能滿足不同季節(jié)施工的需要。采用碳纖維片材對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)加固時(shí)，應(yīng)采用與碳纖維片材配套的底層樹脂、找平材料、浸漬樹脂或粘結(jié)樹脂。

3、在受彎加固和受剪加固時(shí)，被加固的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)混凝土強(qiáng)度等級(jí)不得低于C15，且混凝土表面的正拉粘結(jié)強(qiáng)度不得低于1.5MPa。采用封閉粘貼碳纖維片材加固混凝土柱時(shí)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C10。

4、主要機(jī)具：角向磨光機(jī)、砂紙、剪刀、鑿子、榔頭、臺(tái)秤、卷尺、水平儀、鉛錘、專用滾筒、刮板、攪拌容器、橡膠抹子、滾洞刷子、攪拌器、防護(hù)眼鏡、橡膠手套、口罩等。

特點(diǎn)

1、材料高強(qiáng)高效，便于加工成多種尺寸，適用面廣，質(zhì)量易保證。

2、施工便捷，工效高，沒有濕作業(yè)，不需現(xiàn)場(chǎng)固定設(shè)施，施工占用場(chǎng)地少。

3、耐腐蝕及耐久性能極佳。

4、自重較輕，加固修補(bǔ)后，基本不增加原結(jié)構(gòu)自重及原構(gòu)件尺寸。

適用范圍

1、適用于各種結(jié)構(gòu)類型、各種結(jié)構(gòu)部位的加固修補(bǔ)，如梁、板、柱、屋架、橋墩、橋梁、筒體、殼體等結(jié)構(gòu)。

2、基層混凝土的強(qiáng)度等級(jí)不低于C15，長期使用的環(huán)境溫度不高于60℃的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，都可采用碳纖維加固施工工法加固、補(bǔ)強(qiáng)。

施工準(zhǔn)備

1、應(yīng)認(rèn)真閱讀設(shè)計(jì)施工圖。在進(jìn)行混凝土表面處理和粘貼碳纖維布前，應(yīng)按加固設(shè)計(jì)部位放線定位。

2、應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況和加固構(gòu)件混凝土的補(bǔ)強(qiáng)荷載要求，制定相應(yīng)施工方案和施工計(jì)劃。

3、應(yīng)對(duì)所使用的碳纖維布、配套樹脂、機(jī)具等做好施工前的物質(zhì)準(zhǔn)備工作。

4、進(jìn)場(chǎng)后的碳纖維布、配套樹脂應(yīng)抽樣送檢，合格后方可施工。

5、施工宜在環(huán)境溫度為5℃以上的條件下進(jìn)行，并應(yīng)符合配套樹脂要求的施工使用溫度。當(dāng)環(huán)境溫度低于5℃時(shí)，應(yīng)采用適用于低溫環(huán)境的配套樹脂或采取升溫措施。

工藝流程及操作要求

工藝流程為卸荷→構(gòu)件表面處理→涂底膠→找平→粘貼→保護(hù)。

1、卸荷：加固前應(yīng)對(duì)所加固的構(gòu)件盡可能卸荷。

2、構(gòu)件表面處理

2.1將混凝土構(gòu)件表面的殘缺、破損部分清除干凈并達(dá)到結(jié)構(gòu)密實(shí)部位。

2.2檢查外露鋼筋是否銹蝕，如有銹蝕，需進(jìn)行必要處理。

2.3對(duì)經(jīng)過剔鑿、清理和露筋的構(gòu)件殘缺部分，用高于原構(gòu)件混凝土強(qiáng)度的環(huán)氧砂漿進(jìn)行修補(bǔ)、復(fù)原、達(dá)到表面平整。

2.4應(yīng)按設(shè)計(jì)要求對(duì)裂縫進(jìn)行灌漿或封閉處理：縫寬小于0.20mm 的裂縫，用環(huán)氧樹脂進(jìn)行表面涂抹密閉；大于或等于0.20mm 的裂縫用環(huán)氧樹脂灌縫。

2.5　對(duì)貼片范圍的定位、劃墨線、按修復(fù)、補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行。

2.6　被粘貼的混凝土表面應(yīng)打磨平整，除去表層浮漿、油污等雜質(zhì)，直至完全露出混凝土結(jié)構(gòu)新面。轉(zhuǎn)角粘貼處應(yīng)進(jìn)行導(dǎo)角處理并打磨加以圓化。圓化半徑對(duì)于梁不應(yīng)小于20mm；對(duì)于柱不應(yīng)小于25mm。

2.7　清洗打磨過的構(gòu)件表面，并使其充分干燥。

3、涂底膠

3.1　按主劑∶固化劑=2∶1的比例將主劑與固化劑先后置于容器中，用彈簧秤計(jì)量，電動(dòng)攪拌器均勻攪拌，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際氣溫決定用量并嚴(yán)格控制使用時(shí)間。一般情況下1h內(nèi)用完。

3.2　用滾筒刷將底膠均勻涂刷于混凝土表面，待膠固化后（固化時(shí)間視現(xiàn)場(chǎng)氣溫而定，以指觸干燥為準(zhǔn)）再進(jìn)行下一工序的施工。一般固化時(shí)間為2～3d。

4、找平

4.1　混凝土表面凹陷部位應(yīng)用環(huán)氧膩?zhàn)犹钛a(bǔ)平整，模板接頭等出現(xiàn)高度差的部位也應(yīng)填補(bǔ)，盡量減小高度差，再用砂紙打磨平整。

4.2　轉(zhuǎn)角處也修補(bǔ)成光滑的圓弧且半徑不小于10mm。在找平材料表面指觸干燥后，進(jìn)行下一工序的施工。

5、粘貼

5.1　按設(shè)計(jì)要求的尺寸及層數(shù)裁剪碳纖維布，除非特殊要求，碳纖維布長度一般應(yīng)在3m之內(nèi)。

5.2　調(diào)配、攪拌粘貼材料浸漬樹脂，均勻涂抹于待粘貼的部位，在搭接、混凝土拐角等部位多涂刷一些。

5.3　粘貼碳纖維布，在確定所粘貼部位無誤后剝?nèi)ルx型紙，用特制滾子反復(fù)沿纖維方向滾壓，去除氣泡，并使浸漬樹脂充分浸透碳纖維布。多層粘貼應(yīng)重復(fù)上述步驟，待碳纖維布表面指觸干燥方可進(jìn)行下一層的粘貼。

5.4　在最后一層碳纖維布的表面均勻涂抹浸漬樹脂。

5.5　碳纖維布沿纖維方向的搭接長度不得小于100mm，碳纖維端部固定用橫向碳纖維或粘鋼固定。

6、保護(hù)：加固后的碳纖維表面應(yīng)進(jìn)行抹灰保護(hù)。在碳纖維表面的樹脂固化之前，撒一層干燥粗砂，再采取抹灰措施。當(dāng)設(shè)計(jì)有耐火極限的要求時(shí)，按選用的防火涂料進(jìn)行施工，并保證防護(hù)材料與碳纖維片材之間有可靠的粘結(jié)。

注意事項(xiàng)

采用粘貼碳纖維片材加固混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)由專業(yè)施工隊(duì)伍進(jìn)行施工。