碳纤维加固的技术方案

加固中的碳纤维加固是怎样的流程？~

1、材料要求∶加固热线：

1.1选择碳纤维片的厚度，根据施工部位的需求所定。
1.2碳纤维应用钢直尺与壁纸刀按规定尺寸进行切断,长、宽度根据裂缝情况来定。
1.3粘结树脂的主剂与固化剂应按规定的比例称量准确,装入容器,用搅拌器搅拌均匀,一次调和量应以在可使用时间内和完为准
2、工序、操作规程（施工方法）∶
2.1断定粘碳部位是否呈现有比较大的不平或是台阶。如有，应采取方案使该部位平整。
2.2打磨粘碳部位，使该部位平整。
2.3用丙酮清洗粘碳部位表面，使该部位保持充分干燥。
2.4用粘结树脂的主剂与固化剂以规定的比例称量准确,装入容器,用搅拌器搅拌均匀, 用滚筒刷均匀地涂抹粘结树脂。（称为下涂）
下涂的涂量标准如下:
200g/m2的碳纤维片,400～500g/m2
300g/m2的碳纤维片,500～600g/m2
2.5将碳纤维布粘贴至粘碳部位，在碳纤维片和树脂之间尽量不要有空气,可用罗拉(专用工具)沿着纤维方向在碳纤维片上滚压多次,使树脂渗浸入碳纤维中。
2.6碳纤维片施工30min后,用滚筒刷均匀涂抹粘结树脂于碳纤维布上。（称为上涂）
上涂涂量标准如下:
200g/m2的碳纤维片,100～200g/m2
300g/m2的碳纤维片,200～300g/m2
3、质量标准及检验∶
3.1保证项目
（1）抗压强度大于40Mpa.
（2）抗剪强度大于10Mpa.
（3）抗拉强度大于30Mpa.
3.2检验方法
（1）直观固化情况，要求灌浆料固化。
（2）检查密封情况，要求无渗漏。
（3）取芯法检查灌注密实度。
4、成品保护：
4.1 粘贴碳纤维片后,需自然养护24h达到初期固化,应保证固化期间不受干扰。
4.2碳纤维片材粘贴后达到设计强度所需自然养护的时间:
平均气温在10℃以下时, 需2周；
平均气温在10～20℃之间,需1～2周；
平均气温在20℃以上时, 需1周；
在此之间应防止贴片受到硬性冲击。
5、适用范围：
粘贴碳纤维加固是将高强碳纤维织物，用专用结构胶粘贴于被加固物件表面，其特点是：自重轻、高强度、高弹性、耐腐蚀、施工方便、不受构件外形限制。
主要适用于建筑物梁、板、柱、墙的加固；桥梁、桥墩、桥面、隧道、烟囱的结构补强及海滩建筑的防腐步强。

一、加固桥梁概况
某桥梁建于上世纪七十年代，设计荷载是汽15T、挂80T，主跨是50m的双曲拱桥，边跨是17.6m肋扳拱。该桥处于城市主干道上，由于超载和雨水的剥蚀，各跨拱肋及其上立柱、纵梁均出现裂缝钢筋锈蚀现象。经鉴定，需进行加固，其中主、边跨的立柱采用粘贴300g/㎡碳纤维布加固。粘贴面积420㎡。
二、碳纤维增强复合材料加固工艺
碳纤维增强复合材料加固修补钢筋砼结构，是我国近年来发展的一种高效外部加固方法。其做法是使用改性环氧树脂类结构胶粘剂，将聚丙烯腈基（PAN基）单向高强型碳纤维布，在施工现场采取手糊办法，粘贴于被加固的钢筋砼构件表面，形成碳纤维布增强复合片材并能与钢筋砼构件共同受力，从而提高构件的承载能力。碳纤维布是增强材料承受荷载，树脂是基体材料，起固定碳纤维和传递荷载的作用。
三、碳纤维增强复合材料加固方法的特点。
3.1补强物轻而薄
常用的200g/㎡碳纤维布厚0.111㎜，300g/㎡的碳纤维布厚0.167㎜。每平方米的耗胶量约1㎏，粘结一层的厚度仅1㎜,几乎不增加原构件的截面尺寸和重量,基本保持了结构原状。
3.2适用于复杂部位
由于碳纤维布具有可裁可粘的柔软性，因此适用各种形状结构部位的加固，并能粘合服贴。
3.3施工简便快捷、工效高，施工质量易于保证
施工现场干作业，设备简便，不使用大型机械设备，不占用较多施工场地，因此，施工简单、工期短、工效高，高强、高效一举两得。
3.4抗酸碱类介质的腐蚀，具有良好的耐久性。
国家工业建筑诊断与改造工程技术研究中心的大量试验研究证明，碳纤维布抗酸碱类介质的腐蚀，具有良好的耐久性。
3.5可提高加固构件的延性
碳纤维增强复合材料不但可加固补强，并可提高加固构件的刚度和延性。
3.6固化养生期短，对环境干扰影响小
初期固化需1d，完全硬化大约一周。
四、碳纤维增强复合材料相关标准及规范
近年来，国家先后制定了以下标准与规范：
4.1碳纤维片材加固混凝土结构技术规程CECS146：2003
4.2结构加固修复用碳纤维片材产品标准
4.3结构加固修复用碳纤维粘贴树脂产品标准
4.4混凝土结构加固设计规范GB50367-2006
五、拱上立柱粘贴碳纤维布的施工
5.1施工工艺
5.1.1搭设脚手架，粘贴部位放线标注。
5.1.2粘贴面打磨去除碳化层至新鲜界面，锈蚀的钢筋除锈。
5.1.3粘贴界面清理与修补，清理干净保持干燥。
5.1.4涂刷底层树脂。
5.1.5涂刷浸渍树脂粘贴碳纤维布。
5.1.6末层碳纤维布表面涂刷浸渍树脂。
5.1.7树脂固化后，检测合格进行表面保护层涂装。
5.2施工设备
5.2.1表面清理用的手动砂轮机、电控箱。
5.2.2计量用的电子台称与天平。
5.2.3裁剪用的卷尺、钢直尺、剪刀、美工刀。
5.2.4涂胶用的滚筒式毛刷及脱泡滚筒。
5.2.5防护用的手套、口罩、眼镜。
5.3主要施工操作
5.3.1粘贴面的清理与修补
粘贴面打磨平整（平整度≤1㎜）去掉碳化层露出新鲜面，锈蚀的钢筋人工除锈，砼劣化剥落掉的部位使用环氧砂浆修补平整，柱角进行园化打磨处理，半径大于25㎜，粘贴面使用压缩空气抹去浮尘，再用丙酮或无水酒精擦拭表面，也可使用清水冲洗，但应使粘贴面充分干燥后，方可涂底层胶。
5.3.2涂刷底层树脂
采用滚筒刷均匀涂抹，使其浸透到砼表面，强化砼表面强度，提高浸渍树脂与基层的粘结力，并使砼与纤维之间的粘结性提高，以提高粘贴质量，并可靠传递砼与片材之间的剪力，宜在底层树脂表面指触干燥后尽快进行下道工序。
5.3.3涂刷浸渍树脂粘贴碳纤维布
将浸渍树脂均匀涂抹于粘贴部位，碳纤维布用手轻压贴于需粘贴的位置，采用专用的滚筒顺纤维方向多次滚压，挤除气泡，不要往复滚动，以免损伤碳纤维布。
浸渍树脂要将碳纤维布浸透，贴好一层放置数小时，以达到脱泡浸润的效果。施工环境要求气温不要低于5℃、湿度≤85%，雨天最好不要施工，碳纤维布的搭接长度不小于150㎜。
5.3.4表面防护层涂装
树脂胶固化后，经检验合格，方可进行表面防护层的涂装。碳纤维增强复合材料不耐紫外线强光的照射，为避免阳光照射，并免遭人为挫伤，要做好表面防护工作。涂装层与碳纤维之间要粘接牢固，本工程采用107胶水泥砂浆抹面，使其外表面颜色基本一致。
六、安全操作要求
6.1碳纤维片材为导电材料，要远离电源及电气设备，防止人身触电事故发生。
6.2胶粘树脂要远离火源及高温，避免阳光的直接照射引起火灾。
6.3施工现场通风良好，操作工人做好手、眼、口、鼻的劳动保护工作。
七、质量检验
7.1目视检查
碳纤维不能空鼓、缺脂和有皱纹产生，大面积空鼓需切除，重新粘贴，小面积空鼓用针管注胶法补救。
7.2现场随机抽样做正拉粘接强度检测
现场粘结试件正拉粘结强度大于2.5Mp为合格。
八、结论
碳纤维增强复合材料特别适合公路桥梁的加固，加固期间影响桥梁正常营运时间短。工艺简便利于高空作业，在当前大量的改造加固工程中具有广阔的前景。

具体方案要看具体的工程情况，一般使用悍马的碳纤维布加固施工步骤如下：

构件基底处理 → 材料准备 → 粘贴碳纤维布 → 固化养护→检验

1. 构件基底处理：用角磨机、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，并采用结构修补胶对较大孔洞、凹面、露筋等缺陷进行修补、复原；对有段差、内转角的部分应抹成平滑的曲面；对构建截面的棱角，应打磨成圆弧半径不小于25mm的圆角。用吹风机将混凝土表面清理干净，并保持干燥。

2. 材料准备：按设计尺寸剪裁碳纤维布，且严禁折叠；若碳纤维布原有折痕，应裁去有折痕一段。按要求对碳纤维胶粘剂进行配比，用电动搅拌器均匀搅拌。

3. 粘贴碳纤维布：将配制好的碳纤维胶粘剂均匀涂抹于粘贴部位的混凝土表面，将裁剪好的碳纤维布按照放线位置敷在涂好的碳纤维胶粘剂的混凝土表面，碳纤维布应充分展平，不得有褶皱，用特制滚筒沿碳纤维布方向多次滚压，使胶液充分浸渍碳纤维布。（粘贴多层碳纤维布时，请在碳纤维布表面的胶液达到指干状态时立即粘贴下一层；若延误时间超过1h，请等12h后方可重复上述步骤进行粘贴，但粘贴前应重新将碳纤维布粘合面上的灰擦拭干净）最后一层碳纤维布粘贴完毕，应在其表面均匀涂刷一道碳纤维胶黏剂。若碳纤维布需要搭接，其受力方向每端搭接布不应小于200mm。　

4. 固化养护：施工完成后24小时内防止雨淋或受潮，并注意保护，防止硬物碰伤施工表面。平均气温为20～25℃时，固化时间不得少于3天；平均气温为10℃时，固化时间不得少于7天。

5. 检验：碳纤维布的实际粘贴面积不应少于设计面积，位置偏差不应大于10mm。碳纤维布与混凝土之间的粘结质量，可用小锤轻轻敲击或手压碳纤维布表面的方法检查，总有效粘结面积不应低于95%。当碳纤维布的空鼓面积不大于2500px2时，可采用针管注胶的方法进行修补；当空鼓面积大于2500px2时，宜将空鼓部位的碳纤维布切除，重新搭接粘贴等量的碳纤维片材，搭接长度不应小于100mm。必要时，可采用正拉试验对施工质量进行现场抽样检验。

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