- Home
- Aboutus
- News
- Service
- Case
- Technology
- Product
- Recruit
- Project
- Feedback
- Contact
工程案例
業務範圍
砼結構碳纖維補強加固施工工法
發布時間：2014-07-15
1．前言
近年來，由於受施工質量及各種自然環境、人為因素的綜合影響，已建成的混凝土結構可能會出現承載力不足、混凝土表麵裂縫等問題，影響結構的正常使用。這些問題大部分是能通過加固改造解決的。碳纖維（carbon fiber reinforced polymer簡稱CFRP）具有抗拉強度高、密度小、耐腐蝕性和耐久性好等優點。結構碳纖維加固方法是利用樹脂類粘結材料將碳纖維片材（碳纖維布和碳纖維板的總稱）粘結於混凝土表麵，以達到結構及構件加固補強的目的，是近年來應用比較先進的加固方法。我公司自1999年承擔湖北省建設廳“碳纖維用於混凝土結構加固應用研究”課題後，通過若幹年工程的檢驗，對該項施工工藝運用嫻熟，特將此編寫為工法。
2．工法特點
2．1補強材料薄、重量輕，強度高：碳纖維片材基本不增加原結構尺寸及自身重量。其抗拉強度是普通HRB335鋼的7～10 倍，且具有優異的補強效果。
2．2 抗腐蝕：能有效地防護構件的混凝土和鋼筋免受酸、堿、鹽、水等介質的腐蝕，應用麵廣。
2．3 耐久性能好，耐磨損、抗老化：碳纖維片與環氧樹脂膠結材料本身及經其補強的混凝土構件可以長期承受紫外線輻射。碳纖維複合材料的疲勞強度約為靜荷強度的70%～80%，並在破壞前有變形顯著的征兆。
2．4 保持結構原狀，外形美觀：碳纖維片材便於隨構件原形裁剪、貼附。修複補強不增加構件高寬尺寸及體積，且表麵可以塗刷、粘貼飾麵材料、防火材料。
2．5 施工簡便，快捷：傳統加固補強施工工藝如粘鋼、外包混凝土方法必須進行大量混凝土剔鑿、鋼筋綁紮、焊接、澆jiao築zhu混hun凝ning土tu以yi及ji大da型xing機ji械xie設she備bei吊diao裝zhuang等deng作zuo業ye，而er碳tan纖xian維wei片pian加jia固gu補bu強qiang施shi工gong對dui施shi工gong空kong間jian要yao求qiu很hen低di，便bian於yu在zai狹xia小xiao空kong間jian作zuo業ye，施shi工gong快kuai捷jie，對dui周zhou圍wei的de幹gan擾rao很hen小xiao。
3．適用範圍
工業與民用建築中鋼筋混凝土梁、板、柱、剪力牆結構，橋梁涵洞、隧道、襯砌、鋼筋混凝土煙囪、筒倉、池罐側壁等，因結構損傷承載力不足及改變，且鋼筋混凝土結構強度等級不小於C15，且長期使用的環境溫度不高於60℃的鋼筋混凝土結構，都可采用碳纖維加固施工工法加固、補強。
4．工藝原理
碳纖維加固是采用碳纖維片材（抗拉強度極高的碳纖維絲在高溫下“拉拔”成型，單向排列成束，並經環氧樹脂膠預浸而成的碳纖維增強複合片材），以yi環huan氧yang樹shu脂zhi作zuo為wei膠jiao結jie材cai料liao，將jiang纖xian維wei片pian材cai沿yan受shou力li方fang向xiang或huo垂chui直zhi於yu裂lie縫feng方fang向xiang粘zhan貼tie在zai受shou損sun結jie構gou上shang，膠jiao結jie材cai料liao作zuo為wei它ta們men之zhi間jian的de剪jian力li連lian接jie媒mei介jie，形xing成cheng新xin的de複fu合he體ti，使shi增zeng強qiang貼tie片pian與yu原yuan有you鋼gang筋jin共gong同tong作zuo用yong，增zeng大da了le結jie構gou抗kang拉la或huo抗kang剪jian能neng力li，並bing能neng有you效xiao地di提ti高gao結jie構gou的de強qiang度du，延yan性xing及ji抗kang裂lie性xing，控kong製zhi裂lie縫feng和he撓nao度du的de繼ji續xu發fa展zhan，從cong而er起qi到dao加jia固gu補bu強qiang的de作zuo用yong。必bi要yao時shi也ye可ke交jiao叉cha粘zhan貼tie單dan向xiang纖xian維wei片pian材cai。整zheng個ge工gong藝yi的de關guan鍵jian在zai於yu碳tan纖xian維wei片pian粘zhan貼tie的de緊jin密mi性xing與yu牢lao固gu性xing，以yi保bao證zheng與yu原yuan結jie構gou形xing成cheng整zheng體ti，共gong同tong工gong作zuo。
5．施工工藝流程及操作要點
5．1 工藝流程
5．2 操作要點
5．2．1 施工準備
1．應認真閱讀設計施工圖。在進行混凝土表麵處理和粘貼碳纖維片材前，應按加固設計部位放線定位。
2．應根據施工現場實際情況和加固構件混凝土的補強荷載要求，製定相應施工方案和施工計劃。
3．應對所使用的碳纖維片材、配套樹脂、機具等做好施工前的物質準備工作。
4．進場後的碳纖維片材、配套樹脂應抽樣送檢，合格後方可施工。
5．施工宜在環境溫度為5℃以上的條件下進行，並應符合配套樹脂要求的施工使用溫度。當環境溫度低於5℃時，應采用適用於低溫環境的配套樹脂或采取升溫措施。
5．2．2 卸荷
加固前，應根據設計要求對加固構件進行卸載。
5．2．3 構件表麵處理
1．將混凝土構件表麵的殘缺、破損部分清除幹淨並達到結構密實部位。
2．檢查外露鋼筋是否鏽蝕，如有鏽蝕，需進行必要處理。
3．對經過剔鑿、清理和露筋的構件殘缺部分，用高於原構件混凝土強度的環氧砂漿進行修補、複原、達到表麵平整。
4．應按設計要求對裂縫進行灌漿或封閉處理：縫寬小於0.20mm 的裂縫，用環氧樹脂進行表麵塗抹密閉；大於或等於0.20mm 的裂縫用環氧樹脂灌縫。
5．對貼片範圍的定位、劃墨線、按修複、補強設計要求進行。
6．被粘貼的混凝土表麵應打磨平整，除去表層浮漿、油汙等雜質，直至完全露出混凝土結構新麵。轉角粘貼處應進行導角處理並打磨加以圓化，如圖5.2.3-1所示。圓化半徑對於梁不應小於20mm；對於柱不應小於25mm。
1―構件截麵外表麵；2―碳纖維材料； r―棱角圓化半徑
圖5.2.3-1 構件截麵棱角的圓化打磨
7．清洗打磨過的構件表麵，並使其充分幹燥。
5．2．4 塗底膠
1．把ba底di層ceng塗tu料liao的de主zhu劑ji和he固gu化hua劑ji按an規gui定ding比bi例li稱cheng量liang準zhun確que後hou放fang人ren容rong器qi內nei，用yong攪jiao拌ban器qi拌ban合he均jun勻yun，一yi次ci調tiao和he量liang應ying以yi在zai可ke使shi用yong時shi間jian內nei用yong完wan為wei準zhun，超chao過guo可ke使shi用yong時shi間jian不bu得de再zai用yong。
2．在底層塗料中嚴禁添加溶劑。含有溶劑的毛刷或用溶劑弄濕了的滾筒不得使用。
3．用滾筒刷均勻地將底層塗料塗刷於混凝土表麵，指觸幹燥後才能進行下一道工序的施工。
4．底層塗料指觸幹燥或固化後，表麵上的凸起部分（一般類似結露的露珠一樣）要用砂布或角磨機磨平後，再補塗底層塗料。
5．宜在底層樹脂表麵指觸幹燥後，盡快進行下一工序的施工。
5．2．5 找平
1．應對混凝土表麵凹陷部位用環氧膩子填補平整，不應有棱角。
2．內角（段差、起拱）等）要用環氧膩子填補，使之平順。膩子塗刮後，表麵仍存在的凹凸糙紋，應再用砂紙打磨平整。
3．宜在找平材料表麵指觸幹燥後，盡快進行下一工序的施工。
5．2．6 塗底膠
找平後，再塗一層底膠，然後進入下一道工序。
5．2．7 粘貼碳纖維片材
1．應按下列步驟和要求粘貼碳纖維布：
1）應按設計要求的尺寸剪裁碳纖維布。
2）應按產品生產提供的工藝規定配製浸漬樹脂，並均勻塗抹於粘貼部位。
4）多層粘貼時應重複上述步驟，並宜在纖維表麵的浸漬樹脂指觸幹燥後盡快進行下一層粘貼。
5）應在最後一層碳纖維布的表麵均勻塗抹浸漬樹脂。
2．應按下列步驟和要求粘貼碳纖維板：
1）應按設計要求的尺寸裁剪碳纖維板，並按產品生產廠提供的工藝規定配製粘結樹脂。
2）應將碳纖維板表麵擦拭幹淨至無粉塵。當需粘貼兩層時，底層碳纖維板的兩麵均應擦拭幹淨。
3）擦拭幹淨的碳纖維板應立即塗刷粘結樹脂，樹脂層應呈突起狀，平均厚度不應小於2mm。
4）yingjiangtuyouzhanjieshuzhidetanxianweibanyongshouqingyatieyuxuzhantiedeweizhi。yongxiangpiguntongshunxianweifangxiangjunyunpingwenyashi，shishuzhicongliangbianjichu，baozhengmishiwukongdong。dangpingxingzhanjieduotiaotanxianweibanshi，liangtiaobandaizhijiandekongxibuyingxiaoyu5mm。
5）需粘貼兩層碳纖維板時，應連續粘貼。當不能立即粘貼時，再開始粘貼前對底層碳纖維板重新進行清理。
3．加固時，碳纖維片材延伸至支座邊緣應滿足粘貼延伸長度的要求（《混凝土結構加固設計規範》GB50367-2006）。
4．碳纖維片材的纖維方向宜與構件軸向垂直。
5．碳纖維片材的截斷位置對板不小於1/4跨度，對梁不小於1/3跨度。
5．2．8 表麵防護
1．加固後的碳纖維表麵應進行抹灰保護。在碳纖維表麵的樹脂固化之前，撒一層幹燥粗砂，再采取抹灰措施。
2．當設計有耐火極限的要求時，按選用的防火塗料進行施工，並保證防護材料與碳纖維片材之間有可靠的粘結。
5．3 施工注意事項
5．3．1 采用粘貼碳纖維片材加固混凝土結構時，應由專業施工隊伍進行施工。
5．3．2 施工過程中應避免碳纖維片材彎折。
5．4 勞動力組織
視現場工期及施工麵積確定班組數，每班組約10～12 人，其中管理人員4 人（工長、技術、質量、安全各1 人），專業工人6～8 人,每天粘貼7～10?。
6．材料與設備
6．1 材料
6．1．1 碳纖維片材
1．碳纖維片的抗拉強度、彈性模量以及延性等性能指標須符合設計要求和產品質量標準。
2．碳纖維布的抗拉強度應按纖維的淨截麵麵積計算，淨截麵麵積取碳纖維布的計算厚度乘以寬度。碳纖維布的計算厚度取碳纖維布的單位麵積質量除以碳纖維密度。單層碳纖維布的單位麵積碳纖維質量不宜低於150g/?，且不宜高於450g/?。在施工質量有可靠保證時，單層碳纖維布的單位麵積碳纖維質量可提高到600g/?。
3．碳纖維板的性能指標應按板的截麵（含樹脂）麵積計算，截麵（含樹脂）麵積取實測厚度乘以寬度。碳纖維板的厚度不宜大於2.0mm，寬度不宜大於200mm，纖維體積含量不宜小於60％。
4．碳纖維片材的組其力學性能指標應滿足表7.1-1的要求。測定方法參照現行國家標準《定向纖維增強塑料拉伸性能試驗方法》GB/T3354測定。
6．1．2 配套樹脂類粘結材料
1．粘結劑要有足夠的粘結性能，工藝過程中各部位所使用的環氧樹脂膠結材料的種類、型號，應根據施工時的溫度、濕度進行選擇。應正確掌握主劑和固化劑的配比，使滲透性、粘稠度、固化速度等方麵能滿足不同季節施工的需要。
2．采用碳纖維片材對混凝土結構加固時，應采用與碳纖維片材配套的底層樹脂、找平材料、浸漬樹脂或粘結樹脂。
3．配套樹脂類粘結材料的主要性能應滿足表7.1-2、表7.1-3、表7.1-4的要求。
6．1．3 表麵防護材料
1．對已加固完的結構表麵應進行防護處理。表麵防護材料應與浸漬樹脂或粘結樹脂可靠粘結。
2．選用的防火材料及其處理方法，應使加固後的建築物達到要求的防火等級。
3．當被加固的結構處於特殊環境時，應根據具體情況選用有效的防護材料。
6．1．4 其他材料
在受彎加固和受剪加固時，被加固的混凝土結構構件，其現場實測混凝土強度等級不得低於C15，且混凝土表麵的正拉粘結強度不得低於1.5MPa。采用封閉粘貼碳纖維片材加固混凝土柱時，混凝土強度等級不應低於C10。
6．2 主要機具：角向磨光機、砂紙、剪刀、鑿子、榔頭、台秤、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、防護眼鏡、橡膠手套、口罩等。
7．質量控製
7．1 材料的質量應符合下列指標：
表7.1-1 碳纖維片材的主要力學性能指標
|
性能項目
|
碳纖維板
|
|
|
抗拉強度標準值
|
≥
|
≥
|
|
彈性模量
|
≥
|
≥
|
|
伸長率
|
≥
|
≥
|
表7.1-2 底層樹脂的性能指標
|
性能項目
|
性能指標
|
試驗方法
|
|
正拉粘結強度
|
≥2.5MPa，且不小於被加固混凝土的抗拉強度標準值
|
參見現行標準《碳纖維片材加固混凝土結構技術規程》CECS146:2003
|
表7.1-3 找平材料的性能指標
|
性能項目
|
性能指標
|
試驗方法
|
|
正拉粘結強度
|
≥2.5MPa，且不小於被加固混凝土的抗拉強度標準值
|
參見現行標準《碳纖維片材加固混凝土結構技術規程》CECS146:2003
|
表7.1-4 浸漬樹脂和粘結樹脂的性能指標
|
性能項目
|
性能指標
|
試驗方法
|
|
拉伸剪切強度
|
≥10MPa
|
GB7124-1986
|
|
拉伸強度
|
≥30MPa
|
GB/T2568-1995
|
|
壓縮強度
|
≥70MPa
|
GB/T2569-1995
|
|
彎曲強度
|
≥40MPa
|
GB/T2570-1995
|
|
正拉粘結強度
|
≥2.5MPa，且不小於被加固混凝土的抗拉強度標準值
|
CECS146:2003
|
|
彈性模量
|
≥1500MPa
|
GB/T2568-1995
|
|
伸長率
|
≥1.5%
|
GB/T2568-1995
|
7．2 碳纖維應貼於梁的受拉區的下緣，如需要貼於梁側麵時，僅限於1/4梁高的範圍，對側麵的碳纖麵積應乘以折減係數。
7．3 碳纖維粘貼層數不宜層數過多；對多層碳纖維應考慮共同工作係數的折減，碳纖維層數過多將導致混凝土結構的脆性破壞。
7．5氣溫在5℃以下、相對濕度RH＞85 %、混凝土表麵含水率在8%以上、有結露的可能時，無有效措施不得施工。
7．6 施工過程中應避免碳纖維片材彎折。
7．7 碳纖維片材的實際粘貼麵積不應少於設計麵積，位置偏差不應大於10mm。
7．8 碳纖維片材與混凝土之間的粘貼質量，可用小錘輕輕敲擊或手壓碳纖維片材表麵的方法檢查，總有效粘貼麵積不應低於95％。當碳纖維的空鼓麵積不大於10000時，可采用針管注膠的方法進行修補；當空鼓麵積大於10000，宜將空鼓部位的碳纖維片材切除，重新搭接貼上等量的碳纖維片材，搭接長度不應小於100mm。
7．9 碳纖維片材加固混凝土結構施工質量的現場檢驗應在已完成碳纖維片材粘貼加固的結構表麵上進行。按實際粘貼碳纖維片材的加固結構表麵麵積計，500以下工程取一組試樣，500至1000 工程取兩組試樣，1000 以上工程每1000 取兩組試樣。試樣應由檢驗人員隨機抽取，試樣間距不得小於500mm。
7．10 應對碳纖維片材配套底樹脂類粘結材料單層或複合塗層與混凝土之間的正拉粘結強度進行測定。測定方法見《碳纖維片材加固混凝土結構技術規程》CECS146:2003。
8．安全措施
大(da)多(duo)數(shu)膠(jiao)粘(zhan)劑(ji)中(zhong)含(han)有(you)有(you)機(ji)溶(rong)劑(ji)和(he)有(you)損(sun)人(ren)體(ti)健(jian)康(kang)的(de)化(hua)學(xue)物(wu)品(pin)，因(yin)此(ci)在(zai)整(zheng)個(ge)加(jia)固(gu)補(bu)強(qiang)過(guo)程(cheng)中(zhong)，都(dou)必(bi)須(xu)注(zhu)意(yi)安(an)全(quan)和(he)勞(lao)動(dong)保(bao)護(hu)，主(zhu)要(yao)防(fang)護(hu)措(cuo)施(shi)如(ru)下(xia)：
8．1工長要每天進行班前安全教育和隨時安全檢查，充分確認材料的使用方法、保管及管理方式後才可施工。
8．2安排整理好通道、施工架等現場作業條件，施工人員必備的口罩、護目鏡、橡皮手套、安全帽、安全帶等必須嚴格穿戴。
8．3使用有機溶劑並在密閉的場所施工，應有通風換氣措施，並嚴禁吸煙，避免火災。
8．4底漆、環氧樹脂、塗料等若沾到皮膚，應以肥皂水洗淨，如碰到眼睛，應即以大量清水衝洗，並緊急送到醫院治療。
8．5碳纖維片材為導電材料，施工碳纖維片材時應遠離電氣設備和電源，或采取可靠的防護措施，並配備有滅火器以便救護。
8．6樹脂的配置和使用場所應保持通風良好。
9．環保措施
9．1 碳纖維片材配套樹脂的原料應密封儲存，遠離火源，避免陽光直接照射。
9．2 廢棄的碳纖維片材及其配套的粘貼材料，不可隨意丟棄，應遵循相關的規定執行。
10．效益與施工效率分析
10．1 技術經濟效益
碳纖維片材的重量輕、強度高，隨形性好，能適應各種複雜結構外形的修複補強，基本不增加結構重量；碳纖維修複補強工藝施工簡便，無需任何夾具、模板和支撐，雖然碳纖維本身的價格高於其他材料，但施工總費用較其他材料有優勢。它免除了鋼板補強、混凝土補強等傳統方法所需的植筋錨固、裝拆夾具、立模、支撐、灌注混凝土、養護、拆模等繁雜的工序和輔助設施，而且占用空間小，即使在高空作業，也隻需設置簡易工作平台即可。因此，用碳纖維片修複補強混凝土結構的(de)綜(zong)合(he)造(zao)價(jia)將(jiang)低(di)於(yu)傳(chuan)統(tong)的(de)補(bu)強(qiang)方(fang)法(fa)，經(jing)濟(ji)效(xiao)益(yi)視(shi)具(ju)體(ti)工(gong)程(cheng)情(qing)況(kuang)而(er)定(ding)，越(yue)是(shi)複(fu)雜(za)結(jie)構(gou)其(qi)效(xiao)益(yi)將(jiang)愈(yu)明(ming)顯(xian)。另(ling)外(wai)，碳(tan)纖(xian)維(wei)片(pian)補(bu)強(qiang)有(you)非(fei)常(chang)良(liang)好(hao)的(de)抗(kang)腐(fu)蝕(shi)性(xing)能(neng)和(he)耐(nai)久(jiu)性(xing)，不(bu)需(xu)作(zuo)任(ren)何(he)防(fang)腐(fu)處(chu)理(li)，而(er)粘鋼加固則需做定期防鏽、防腐處理。因此，碳纖維片修複補強技術具有明顯的技術經濟效益。
10．2 社會效益
由於碳纖維片材修複補強的施工簡便、施工周期短、占用空間小，使施工對周圍的影響小。例如：城市橋梁、大型公用設施、工業與民用建築的維修，為了減少施工帶來的損失，必要時在一定條件下還可在交通設施正常運營、工廠正常生產的情況下進行作業，因此有一定的社會效益。對受意外災害，特別是地震災害引發的房屋、橋梁等混凝土結構物的震損，用碳纖維片材快速修複，使城鎮人民的生產、生活盡快恢複正常，則其社會效益和環境效益都將是巨大的。
11．應用實例
11．1 民意廣場三號樓工程（1998年），框架剪力牆結構，地下兩層，地上二十五層，總建築麵積11000。其中地下兩層柱至地上四層柱，以及梁柱接頭部位采用粘貼碳纖維補強加固，運用碳纖維麵積500。
11．2 華工科技樓工程（2000年），框架剪力牆結構，地下一層，地上十三層，總建築麵積9000 。剪力牆、框架梁、板采用粘貼碳纖維補強加固，碳纖維粘貼麵積1000。
11．3 宜昌濱江國際花園商住樓工程（2005年），框架剪力牆結構，地上十七層，建築麵積33796.8 。由於業主改變使用功能，地下二層至地上五層剪力牆、框架梁、柱均采用粘貼碳纖維補強加固，碳纖維粘貼麵積600。
11．4 湖北省婦女兒童發展中心綜合樓工程（2005年），框架剪力牆結構，地下一層，地上二十層，建築麵積27840 。由於業主改變使用功能，七～十七層板采用粘貼碳纖維進行補強加固，碳纖維粘貼麵積800。
11．5 湖北省棉花檢驗中心實驗室改擴建工程（2007年），框架結構，地上十層，總建築麵積5000 。原有結構一～八層柱、梁采用粘貼碳纖維進行補強加固。
上述工程加固均通過專項驗收，使用至今仍效果良好。
相關施工技術文章
-
2014-08-05二次結構植筋施工方案 - 2014-08-09彈性體改性瀝青防水卷材檢測依據
- 2014-08-05屋麵防水層設計
- 2014-07-20鋼筋混凝土粘鋼加固技術應用
- 2014-08-09地下防水工程方案
- 2014-08-09防水補漏工程公司常用防水補漏工程術語
- 2014-08-05碳纖維加固選材注意事項
- 2014-08-09加強外牆防水及透氣的必要性
- 2014-08-09單組份防水塗料正確施工方法
- 2014-08-09水性聚氨酯灌漿配方
聯係人：王先生 手機：
電話： 傳真：
地址：東莞市南城區元美中心A2313室 郵編：523000
在線QQ：2931712374 郵箱： 網址：http://oqbr.cn
Copyright 2006-2015 利輝防水加固 All Rights Reserved. 網站備案：粵ICP備14045780號