碳纖維修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)施工方法

1、碳纖維修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)施工方法近年來(lái),結(jié)構(gòu)修復(fù)、補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)廣泛應(yīng)用于橋梁、隧道以及工業(yè)民用建筑 中的鋼筋砼梁、板、柱及剪力墻結(jié)構(gòu)。特別是采用碳纖維修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)技 術(shù)時(shí)更獲得具大成功 ,其產(chǎn)品性能優(yōu)異 ,操作簡(jiǎn)單 ,安全可靠 ,與傳統(tǒng)方法 相比較 ,有更大的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益。某工程框架柱的加 固補(bǔ)強(qiáng) ,采用該項(xiàng)技術(shù) ,取得了良好效果。一、特點(diǎn)1、碳纖維片材輕質(zhì)高強(qiáng) :其抗拉強(qiáng)度比普通鋼材高 810 倍,將它用粘結(jié) 樹(shù)脂與結(jié)構(gòu)粘貼后形成一體 ,能可靠地與鋼筋混凝土共同工作,有優(yōu)異的補(bǔ)強(qiáng)效果 ,而結(jié)構(gòu)自重的增加幾乎可以忽略。2、抗腐蝕 :碳纖維能有效地防護(hù)構(gòu)件的混凝土和鋼筋免職受酸、 堿、鹽

2、、 水等介質(zhì)的腐蝕。3、耐老化 :碳纖維與膠結(jié)構(gòu)本身及經(jīng)其補(bǔ)強(qiáng)的構(gòu)件可以長(zhǎng)期承受紫外線、 核幅射;長(zhǎng)期在-5480C下使用，強(qiáng)度不會(huì)降低；經(jīng)加速暴露老化試驗(yàn)驗(yàn) 證可歷時(shí) 40 年性能不變 ;且在表面涂裝后 ,耐用性更加突出。4、保持結(jié)構(gòu)原狀 ,外形美觀 :碳纖維片材便于隨構(gòu)件原形貼附 ,基本不改 變構(gòu)件斷面尺寸 ,貼片后表面可以涂刷、粘貼飾面材料、防火材料。5、施工簡(jiǎn)便、快捷 :采用傳統(tǒng)的加固補(bǔ)強(qiáng)方法 ,如包混凝土法、粘鋼法均需進(jìn)行大量剔鑿、植筋、焊接、澆混凝土作業(yè),碳纖維片材施工卻不需要。因此 ,它對(duì)施工空間要求很低 ,便于狹窄空間作業(yè) ,施工快捷 ,對(duì)生 產(chǎn)、使用的干擾很小。二、工藝原理碳

3、纖維片材是用抗拉強(qiáng)度極高的碳纖維絲 “拉拔”成型,單向排列 ,并經(jīng)環(huán) 氧樹(shù)脂預(yù)浸而成的結(jié)構(gòu)增強(qiáng)復(fù)合材料。將它用粘結(jié)樹(shù)脂作為粘結(jié)劑,沿受力方向或垂直于裂縫方向粘貼在受損構(gòu)件表面 ,粘結(jié)劑作為它們之間 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受力,增大了結(jié)構(gòu)抗拉或抗剪能力 ,能有效地提高強(qiáng)度、 剛度、抗裂性和延性。 整個(gè)工藝的關(guān)鍵在于碳纖維片材粘結(jié)的緊密、牢固 ,保證與原結(jié)構(gòu)形成 整體,能夠共同工作。三、適用范圍 碳纖維片材修復(fù)、補(bǔ)強(qiáng)、加固適用于隧道、橋梁及各類工業(yè)民用建筑 中鋼筋混凝土梁、板、柱、剪力墻結(jié)構(gòu)、涵洞、襯砌、鋼筋混凝土煙 囪、筒倉(cāng)、水池、罐體等 ,由于設(shè)計(jì)、施工、使

4、用、老化或某種浸蝕、 災(zāi)害造成的損壞 ,以及因超載所致的承載力不足。四、主要材料1、碳纖維片材的規(guī)格及性能 （表略 ）。2、底層涂料的規(guī)格及性能 （表略 ）。3、環(huán)氧膩?zhàn)拥囊?guī)格及性能 （表略 ）。4、浸漬樹(shù)脂的規(guī)格及性能 （表略 ）。五、主要工、機(jī)具1、畫線工具 :墨斗、卷尺、水平議、鉛錘 ;2、切削工具 :角向砂輪、錘子、鑿子、鉆、鏨子3、碳纖維片切割工具 :卷尺、鋼直尺、壁紙刀 ;4、調(diào)和涂刷工具 :臺(tái)秤、攪拌容器、橡膠抹子、滾筒刷子、油漆刷、攪 拌器、托灰板 ;5、工具:羅拉（專用工具 ）、橡膠刮板、塑料刮板 ;6、安全用具 :安全帽、安全帶、防護(hù)眼鏡、橡膠手套、口罩 ;7、施工管理用器

5、具 :R 量尺、溫濕度計(jì) ;8、其它 :空壓機(jī)、通風(fēng)設(shè)備、養(yǎng)護(hù)復(fù)合材料、棉紗。六、施工工藝1.工藝流程2.操作要點(diǎn)2.1 混凝土基底處理2.1.1 將混凝土構(gòu)件表面的殘缺、 破損部分清除干凈達(dá)到結(jié)構(gòu)密實(shí)部位。2.1.2檢查外露鋼筋是否銹蝕 ,如有銹蝕 ,進(jìn)行必要處理。2.1 對(duì)經(jīng)過(guò)剔鑿、清理和露筋的構(gòu)件殘缺部分 ,進(jìn)行修補(bǔ)、復(fù)原。2.1.4裂縫修補(bǔ)儀寬小于0.20mm的裂縫用環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行表面涂抹封閉 大于 0.20mm 的裂縫用環(huán)氧樹(shù)脂灌縫。2.1.5 將構(gòu)件表面凸出部分 （混凝土構(gòu)件交接部位、模板的段差 ）打磨平 整,修復(fù)后的段差要盡量平順。2.1.6棱角部位，用磨光機(jī)磨圓角，圓角半徑30m

6、m2.1.7對(duì)清洗過(guò)的混凝土構(gòu)件進(jìn)行圍擋 ,并讓其充分干燥。2.2刷底層涂料2.2.1 把底層涂料的主劑和固化劑按規(guī)定比例稱量準(zhǔn)確后放入容器,用攪拌器攪拌均勻 ,一次調(diào)和量應(yīng)以要使用時(shí)間內(nèi)用完為準(zhǔn)。2.2.2 在底層涂料中嚴(yán)禁加溶劑 ,含有溶劑的毛刷或用溶劑弄濕了的滾 筒不得使用。2.2.3 用滾筒刷均勻地涂抹底層涂料。224涂料指觸時(shí)間因氣溫不同，一般在3h到24h之間變化。2.2.5 底層涂料固化后 ,在表面上有凸起部分時(shí) ,要用砂紙磨光。2.2.6根據(jù)施工部位的溫度、濕度選擇適當(dāng)?shù)牡讓油苛?，在氣溫底?C , 相對(duì)濕度RH>85%混凝土表面含水率>8%,有結(jié)露

7、可能而無(wú)有效措 施時(shí),不得施工。2.3構(gòu)件表面的殘缺修補(bǔ)2.3.1 構(gòu)件表面凹陷部位應(yīng)用環(huán)氧膩?zhàn)犹钇?,修復(fù)至表面平整。 2.3.2接槎部位要用環(huán)氧膩?zhàn)犹钛a(bǔ) ,使之平順。 在殘缺修補(bǔ)中使用環(huán)氧樹(shù) 脂時(shí)要在氣溫5C以上,相對(duì)濕度RH<85%的條件下施工。膩?zhàn)庸纹?后,表面仍存在的凹凸糙紋 ,應(yīng)再用砂紙打磨平整。2 .4貼碳纖維片材2.4.1確認(rèn)粘貼表面干燥.氣溫在5C以下，相對(duì)濕度RH>85%時(shí)不得施 工。2.4.2 碳纖維應(yīng)用鋼直尺與壁紙刀按規(guī)定尺寸進(jìn)行切斷 ,每段長(zhǎng)度一般 不超過(guò) 6m 為宜,若要使用更長(zhǎng)的片材時(shí) ,除精心防止彎折外 ,對(duì)脫泡、 滲 浸過(guò)程必須加倍

8、謹(jǐn)慎操作。為防止片材在保管過(guò)程中損壞 ,片材的裁切數(shù)量應(yīng)按當(dāng)天的使用量為準(zhǔn)243碳纖維的縱向接頭必須搭接10cm以上，且該部位應(yīng)多涂粘結(jié)樹(shù)脂, 碳纖維橫向不需要搭接。2.4.4 粘結(jié)樹(shù)脂的主劑與固化劑應(yīng)按規(guī)定的比例稱量準(zhǔn)確,裝入容器 ,用攪拌器攪拌均勻 ,一次調(diào)和量應(yīng)以在可使用時(shí)間內(nèi)和完為準(zhǔn)。2.4.5 貼片前用滾筒刷均勻地涂抹粘結(jié)樹(shù)脂 ,稱為下涂 ,下涂的涂量標(biāo)準(zhǔn) 如下:200g/m2 的碳纖維片 ,400500g/m2300g/m2 的碳纖維片 ,500600g/m22.4.6 貼片時(shí),在碳纖維片和樹(shù)脂之間盡量不要有空氣 ,可用羅拉 （專用工 具）沿著纖維方向在碳纖維片上滾壓多次 ,使樹(shù)脂

9、滲浸入碳纖維中。2.4.7碳纖維片施工 30min 后,用滾筒刷均勻涂抹粘結(jié)樹(shù)脂 ,稱為上涂,上 涂涂量標(biāo)準(zhǔn)如下 :200g/m2 的碳纖維片 ,200100g/m2300g/m2 的碳纖維片 ,300200g/m22.4.8 進(jìn)行空鼓檢查 ,并進(jìn)行處理。2.4.9 如需粘貼多層碳纖維 ,重復(fù)以上步驟。2.4.10.如碳纖維片施工不符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) ,則需進(jìn)行相應(yīng)處理。其中空鼓 處理方法如下 :注入粘結(jié)樹(shù)脂法 :在大纖維片上打開(kāi)兩個(gè)以上的小孔,使用注射器注入粘結(jié)樹(shù)脂 （或低粘度型樹(shù)脂 ）。割刀切入填充樹(shù)脂補(bǔ)修法 :沿纖維方向切入 23刀,用橡膠刮板、 毛刷沾 上適量樹(shù)脂 ,填進(jìn)割開(kāi)的縫內(nèi)。補(bǔ)丁修補(bǔ)

10、法 :當(dāng)貼片完全固化后 ,且無(wú)法用割刀切開(kāi)或注入樹(shù)脂時(shí);或出現(xiàn)褶皺和松弛時(shí) ,應(yīng)采用此方法割去不良部分 ,重新粘貼碳纖維片。2.5 養(yǎng)護(hù)2.5.1 粘貼碳纖維片后 ,需自然養(yǎng)護(hù) 24h 達(dá)到初期固化 ,應(yīng)保證固化期間 不受干擾。2.5.2 在每道工序以后樹(shù)脂固化之之前,宜用塑料薄膜等遮擋以防止風(fēng)沙或雨水侵襲。2.5.3當(dāng)樹(shù)脂固化期間存在氣溫降低到5C以下的可能時(shí)，可采用低溫固化樹(shù)脂,或采取有效的升溫措施。2.5.4碳纖維片材粘貼后達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度所需自然養(yǎng)護(hù)的時(shí)間 :平均氣溫在10C以下時(shí)，需2周；平均氣溫在1020C之間，需12周；平均氣溫在20C以上時(shí)，需1周；在此之間應(yīng)防止貼片受到硬性沖擊。

11、2.6 涂裝2.6.1 若加固補(bǔ)強(qiáng)構(gòu)件需要防火時(shí) ,可在樹(shù)脂固化后按業(yè)主要求涂刷耐 火涂層。2.6.2 對(duì)加固補(bǔ)強(qiáng)構(gòu)件有外觀要求時(shí),可在補(bǔ)強(qiáng)后涂刷所需色彩和質(zhì)量的涂層。2.6.3 涂裝應(yīng)在樹(shù)脂初期固化后進(jìn)行 ,并應(yīng)遵守所用涂料的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和施工規(guī)定。2.6.4 對(duì)新材料新工藝的涂裝 ,事前要做好充分研究 ,必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行試驗(yàn) 確認(rèn)后方可正式使用。七施工管理與勞動(dòng)組織1 施工管理1.1項(xiàng)目管理 :負(fù)責(zé)根據(jù)加固補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)文件制定施工組織設(shè)計(jì) ,按計(jì)劃負(fù)責(zé)人力、材料、機(jī)具和資金等準(zhǔn) 備,組織施工并對(duì)工程質(zhì)量、進(jìn)度、安全、物資供應(yīng)、生活安排、工程 的交工驗(yàn)收及結(jié)算全面負(fù)責(zé)。1.2 技術(shù)管理 :負(fù)責(zé)為加固補(bǔ)強(qiáng)

12、設(shè)計(jì)和技術(shù)組織措施的實(shí)現(xiàn) ,做好技術(shù)交 底、貫徹施工規(guī)程與質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等工作 ,為工序檢查和隱蔽工程驗(yàn)收確認(rèn) 把關(guān),處理施工中發(fā)生的變更和其他技術(shù)問(wèn)題。1.3 作業(yè)管理 :按操作工序劃分作業(yè)組 ,分別負(fù)責(zé)加固補(bǔ)強(qiáng)的構(gòu)件打磨、 涂刷樹(shù)脂、缺陷修補(bǔ)、裂縫封閉、貼片、養(yǎng)護(hù)等操作過(guò)程。八質(zhì)量要求1 所有進(jìn)場(chǎng)材料 , 包括碳纖維片材和膠結(jié)材料 , 符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) , 并具有出 廠產(chǎn)品合格證 ,符合本工程加固補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)要求 ,適合現(xiàn)場(chǎng)溫度、 濕度條件 的材料。2 碳纖維片粘貼的質(zhì)量檢查標(biāo)準(zhǔn) :2.1 下涂與上涂滲入碳纖維束良好。對(duì)裂縫必須處理：縫寬<0.20mm的用環(huán)氧樹(shù)脂涂抹封閉,縫寬>0.20mm 用環(huán)氧樹(shù)脂灌縫。2.2碳纖維片材粘結(jié)密實(shí)。2.3對(duì)于直徑在1030mm以下的空鼓，每平方米少于10個(gè)為合格若每 平方米在10個(gè)以上，則認(rèn)為不合格，需進(jìn)行修補(bǔ)；對(duì)于直徑在30mm以下 的空鼓,只要出現(xiàn)即認(rèn)為不合格 ,需要進(jìn)行修補(bǔ)。2.4順纖維方向搭接長(zhǎng)度不小于10cm。各層之間的搭接部位不得位于同一條直線上 ,層間必須錯(cuò)開(kāi)至少 50cm。2.5 碳纖維片材規(guī)格、貼片位