技術标準
國内最早通過的規範是2003年《碳纖維片材加固混凝土結構技術規程》,其編号為CECS146:2003,
已經被最新的國家标準規範2013《混凝土結構加固設計規範》代替,其編号為GB50367-2013.
碳纖維加固最近的國标是《結構加固修複用碳纖維片材》GB/T21490-2008,08年10月1日起執行。
《工程結構加固材料安全性鑒定技術規範》
材料特點
碳纖維與傳統的加大混凝土截面或粘鋼混凝土補強相比,具有節省空間,施工簡便,不需要現場固定設施,施工質量易保證,基本不增加結構尺寸及自重,耐腐蝕、耐久性能好等特點。另外,采用該工法,可大大提高建築物的使用壽命,降低加固成本。因此,碳素纖維作為劃時代的補強材料,而備受青睐和關注。
(1)抗拉強度高,是同等截面鋼材的7-10倍。
(2)重量輕,密度隻有普通鋼材的1/4。
(3)耐久性好,可阻抗化學腐蝕和惡劣環境、氣候變化的破壞。
(4)施工方便快捷、省力節時、施工質量易于保證。
(5)适用範圍廣,混凝土構件、鋼結構、木結構均可進行加固。可大幅度提高構件的承載能力、抗震性能和耐久性能。
适用範圍
碳纖維加固法可用于混凝土結構抗彎、抗剪加固,同時廣泛用于各類工業與民用建築物、構造物的防震、防裂、防腐的補強。
·混凝土結構物、橋梁及建築物的梁、柱、面闆加固。
·隧道、港灣設施、煙囪、倉庫、廠房的加固。
·受鹽害的混凝土、橋梁以及河川構造物的防護和加固。
工藝流程
工藝流程可以歸納為:
施工準備
砼表面處理
塗刷底膠
構件表面殘缺面修補
粘貼碳纖維
表面養護
找平材料配置
底層或樹脂配制
浸漬樹脂配制
加固材料
符合國标GB50367-2006規定的碳纖維加固材料有:
1),碳纖維單向織物布複合材,200克,300克,以及碳纖維條形闆
2),S玻璃布,300克--450克
3),E玻璃纖維單向織物(布)300克--450克
4),改性環氧樹脂,用于粘接纖維布
5)碳纖維闆,分1.2mm和1.4mm厚兩種。
碳素纖維加固材料是高強度碳纖維單向排列,用微量的樹脂浸滲後作為混凝土的修複補強材料,其抗拉強度大約是鋼筋的10倍,并且具有重量輕、高彈性、高強度、高耐久性等特性。目前常用的碳纖維加固材料有國産的北京元邦、上海同砼、山東鑫碩、,進口的有日本東麗,日本日新,美國赫氏Hexcel,新日本石油.....等
機具設備
主要機具有砂輪切割機、角磨機、滾刷等,一般在2~4台即可滿足工程要求。
每100M2面積碳纖維加固安排4名技術工人、6名普工。
質量要求
1.所有進場材料,包括碳纖維材料和膠結材料,必須符合質量标準,并具有出廠産品合格證,符合工程加固補強設計要求。
2.碳纖維材料在運輸、儲存中不得受擠壓,以免碳纖維受損,也不得直接日曬和雨淋,膠結材料應陰涼密閉儲存。
3.各工序的施工質量,由技術人員負責指導、監督,每一道工序完成後提請技術員檢查、認可後,才能進行下道工序。
4.塗底層塗料
塗料應塗刷均勻、不得漏塗,嚴禁在不适合氣溫條件下施工,添加溶劑稀釋後的塗料應在規定時間内用完。
溫度低于7℃,相對濕度RH<85%,混凝土表面含水率在8%以下,無結露現象時,必須使用改性環氧樹脂。
5.構件表面殘缺修補
構造物表面小孔、内角必須用環氧膩子修補平整,膩子塗刮後,表面仍存在的不平糙紋,應再用砂紙磨平。
6.粘貼碳纖維
①貼碳纖維材料時須符合下述條件:
a、碳纖維材料應按規定裁切。
b、氣溫、空氣濕度、構件表面含水率等符合要求。
c、底層塗料及膩子達到指觸幹燥(樹脂表面達到固化硬結)。
d、粘結樹脂的類型與施工時的氣溫适合,主劑和固化劑、固化促進劑應按規定的比例稱量準确,裝入容器,用攪拌器攪拌均勻,一次調和量應在規定時間内用完。
②碳纖維粘貼的質量檢驗标準。
a、下塗和上塗滲浸入碳纖維束良好。
b、碳纖維粘結嚴實。
c、對于直徑在10mm以上30mm以下的空鼓,每平方米少于10個可認為合格;若每平方米在10個以上,則認為不合格,需進行補修。對于直徑在30mm以上的空鼓,隻要出現,即認為不合格,需進行補修。
d、順纖維方向搭接長度不小于20cm,各層之間的搭接部位不得位于同一條直線上,層間必須錯開至少50cm。
e、碳纖維材料規格,粘貼位置、長度、寬度、纖維方向、層數符合規定。
碳纖維布技術參數
碳纖維加固混凝土裂縫技術
對于寬度大于0.2mm的獨立貫通裂縫,采用壓力灌注結構膠的方法進行補強,同時沿受拉方向或垂直于裂縫方向粘貼碳纖維,在要補強的結構上,形成一個新的複合體,使增強粘貼材料與原有鋼筋混凝土共同受力增大結構的抗裂或抗剪能力,提高結構的強度、剛度、抗裂性和延伸性。常用于根底修補的工字梁可以抵擋136~181kN的拉力,避免牆體彎曲,而10cm寬的碳纖維條可接受8至10倍這樣的壓力,其厚度隻要3.2mm。
用碳纖維修補房屋裂縫有以下優點
a、重量輕,厚度薄,基本不增加結構自重及截面尺寸。
b、适用面廣,靈活性強,可用于各種類型和形狀的結構構件加固。
c、施工方便快捷,不需要大型機具,沒有濕作業,無需動火,無需其他固定措施,不受原結構形狀限制。
d、高耐久性,由于不會生鏽,非常适合在高酸、堿、鹽及大氣腐蝕壞境中使用。