結構碳纖維加固技術
發布時間:2014-07-15
1 前言
由於受施工質量及交通運輸量的大幅度增長和各種自然環境 因素的綜合影響,已建成的混凝土橋梁結構可能會出現承載力不 足、混凝土表麵裂縫等問題,但是這些橋梁絕大部分是可能通過
加固改造而繼續使用的。
碳纖維加固修補結構技術是一種新型的
結構加固技術,它是利用樹脂類粘結材料將
碳纖維布粘貼於混凝 土表麵,以達到對結構及構件加固補強的目的。碳纖維材料 (CFRP)用於混凝土
結構加固修補的研究始於20世紀80年代美、日 等發達國家,我國起步較晚,應大力研究推廣應用。
2 特點
2.1 補強物薄而輕,幾乎不增加原結構尺寸及自身重量。
2.2 施工簡便、快捷。
2.3 抗酸堿鹽類介質的腐蝕,應用麵廣。
2.4 可以有效的封閉
混凝土結構的裂縫,延長結構的使用壽命。
2.5 易於保持結構原狀。
2.6 碳纖維片具有良好的耐久性能。
3 適用範圍
3.1
鋼筋混凝土構件抗彎加固。
3.2
鋼筋混凝土梁柱構件的抗剪加固。
3.3 混凝土柱的
抗震加固。
3.4 砌體的
抗震加固。
4 工藝原理
碳纖維補強加固原理是采用碳纖維片材(高強度或高彈性模 量的連續碳纖維,單向排列成束,用環氧樹脂浸漬固化的碳纖維板或未經樹脂浸漬固化的
碳纖維布,統稱碳纖維片材),將片材 用專門配製的粘貼樹脂或浸漬樹脂粘貼在橋梁混凝土構件需補強 加固部位表麵,樹脂固化後與原構件形成新的受力複合體並共同 工作,從而起到加固作用。
5
工藝流程及操作要求
工藝流程為卸荷→基底處理→塗底膠→找平→粘貼→保護。
5.1 卸荷
加固前應對所加固的構件盡可能卸荷。
5.2 基底處理
5.2.1 混凝土表層出現剝落、空鼓、蜂窩、腐蝕等劣化現象的部位應予以鑿除,對於較大麵積的 劣質層在鑿除後應用環氧砂漿進行修複。
5.2.2 裂縫部位應首先進行封閉處理。
5.2.3 用混凝土角磨機、砂紙等機具除去混凝土表麵的浮漿、油汙等雜質,構件基麵的混凝土要 打磨平整,尤其是表麵的凸起部位要磨平,轉角粘貼處要進行倒 角處理並打磨成圓弧狀(R≥10mm)。
5.2.4 用吹風機將混凝土表麵清理幹淨,並保持幹燥。
5.3 塗底膠(FP膠)
5.3.1 按主劑:固化劑=2:1的比例將主劑與固化劑先後置於容器中,用彈簧秤計量,電動攪拌器 均勻攪拌,根據現場實際氣溫決定用量並嚴格控製使用時間。一 般情況下1h內用完。
5.3.2 用滾筒刷將底膠均勻塗刷於混凝土表麵,待膠固化後(固化時間視現場氣溫而定,以指觸 幹燥為準)再進行下一工序施工。一般固化時間為2~3d。
5.4 找平
5.4.1 混凝土表麵凹陷部位應用FE膠填平,模板接頭等出現高度差的部位應用FE膠填補,盡量減 小高度差。
5.4.2 轉角處也應用FE膠修補成光滑的圓弧,半徑不小於10mm。
5.5 粘貼
5.5.1 按設計要求的尺寸及層數裁剪
碳纖維布,除非特殊要求,
碳纖維布長度一般應在3m之內。
5.5.2 調配、攪拌粘貼材料FR膠(使用方法與底膠FP相同),然後均勻塗抹於待粘貼的部位,在搭 接、混凝土拐角等部位要多塗刷一些。
5.5.3 粘貼碳纖維,在確定所粘貼部位無誤後剝去離型紙,用特製滾子反複沿纖維方向滾壓,去 除氣泡,並使FR膠充分浸透碳纖維。多層粘貼應重複上述步驟, 待
碳纖維布表麵指觸幹燥方可進行下一層的粘貼。
5.5.4 在最後一層碳纖維的表麵均勻塗抹FR膠。
5.5.5 碳纖維沿纖維方向的搭接長度不得小於100mm,碳纖維端部固定用橫向碳纖維或粘鋼固 定。
5.6 保護
加固後的碳纖維表麵應采取抹灰或噴防火塗料進行保護。
6 一般建議
6.1 碳纖維應貼於梁的受拉區的下緣,如需要貼於梁側麵時,宜 限於1/4梁高的範圍,對側麵的碳纖麵積應乘以折減係數;
6.2 碳纖維粘貼層數不宜超過五層;對多層碳纖應考慮共同工作 係數的折減,碳纖層數過多將導致
混凝土結構的脆性破壞;
6.3 碳纖維的分條粘貼加固的效果優於整幅粘貼;
6.4 碳纖維粘貼應有可靠的錨固,錨固長度應通過計算決定,必要 時可另加錨固設施;
6.5 一般來說,在橋板上的加固,需要粘貼至梁腋處;
6.6 纖維布互相銜接(接長)的部位采取重疊結構,重疊部分長度 為不小於10cm。