碳纖維加固混凝土結(jié)構(gòu)施工工藝

碳纖維加固混凝土結(jié)構(gòu)施工工藝1.

前言碳纖維復(fù)合材料料具有抗拉強(qiáng)強(qiáng)度高、密度度小、耐腐蝕蝕性和耐久性性好等優(yōu)點(diǎn)，碳碳纖維片加固固補(bǔ)強(qiáng)混凝土土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用用研究始于220世紀(jì)80年代美國(guó)國(guó)、日本等發(fā)發(fā)達(dá)國(guó)家，進(jìn)進(jìn)入20世紀(jì)90年代中后后期我國(guó)的許許多科研機(jī)構(gòu)構(gòu)和企業(yè)也相相繼進(jìn)行了這這方面的試驗(yàn)驗(yàn)研究。目前，在我國(guó)的的北京、上海海、天津、江江蘇、福建等等許多地區(qū)的的橋梁和工民民建工程中得得到了廣泛的的應(yīng)用。其中中有些是由于于意外事故而而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)或或構(gòu)件的承載載能力而需補(bǔ)補(bǔ)強(qiáng)加固的；；有些是由于于混凝土強(qiáng)度度或配筋不足足而需補(bǔ)強(qiáng)加加固的；有些些是由于結(jié)構(gòu)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到到或接近使用用年限而需加加固的；還有有部分建筑是是未進(jìn)行抗震震設(shè)防的，滿滿足不了《建建筑抗震鑒定定標(biāo)準(zhǔn)》GBB500233-95要求求，需進(jìn)行抗抗震加固。中中國(guó)革命歷史史博物館（以以下簡(jiǎn)稱“革歷博”）就是屬于于后兩種情況況，進(jìn)行綜合合比較后選擇擇了碳纖維粘粘貼抗震加固固的方式。下下面結(jié)合“革歷博”具體工程實(shí)實(shí)例談一談碳碳纖維加固混混凝土結(jié)構(gòu)的的施工工藝。

2.碳纖維片片加固簡(jiǎn)介（1）特點(diǎn)①高抗拉強(qiáng)度、高高彈性模量。②施工方便，無(wú)無(wú)需任何夾具具、模板，能能適應(yīng)各種結(jié)結(jié)構(gòu)外形的補(bǔ)補(bǔ)強(qiáng)而不改變變構(gòu)件外形尺尺寸，可多層層粘貼，并能能有效地封閉閉混凝土的裂裂縫；③耐腐蝕及耐久久性能好。④不增加結(jié)構(gòu)自自重。（2）適用范圍圍。適用于各各種形式的鋼鋼筋混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的的加固補(bǔ)強(qiáng)。（3）加固機(jī)理理。利用專用用環(huán)氧樹(shù)脂將將抗拉強(qiáng)度極極高的碳纖維維片粘貼于混混凝土結(jié)構(gòu)表表面，并與之之形成整體，共共同工作。3.施工工藝藝在碳纖維加固施施工前，應(yīng)盡盡可能地卸去去部分荷載，使使碳纖維粘貼貼施工時(shí)結(jié)構(gòu)構(gòu)或構(gòu)件承受受的荷載作用用減小到最小小程度。其加加固施工工序序?yàn)椋夯炷镣粱滋幚怼康讓油苛稀铆h(huán)氧膩?zhàn)幼舆M(jìn)行殘缺修修補(bǔ)→貼碳纖維片→養(yǎng)護(hù)→涂裝→完工驗(yàn)收。3.1混凝土土基底處理（1）裂縫處理理。寬度小于于0.2mmm的裂縫，用用環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)進(jìn)行表面涂抹抹封閉；大于于0.2mmm的裂縫用環(huán)環(huán)氧樹(shù)脂灌縫縫?！案餁v博”抗震加固的的大梁大部分分都有寬度不不一的裂縫，最最大裂縫達(dá)到到1mm以上，為為此我們對(duì)所所加固的主梁梁首先進(jìn)行了了壓力灌膠處處理。（2）將混凝土土構(gòu)件表面的的殘缺、破損損部分清除干干凈，達(dá)到結(jié)結(jié)構(gòu)密實(shí)部位位，使其表面面平整。（3）檢查外露露鋼筋是否銹銹蝕。如有銹銹蝕，需進(jìn)行行必要處理。（4）對(duì)經(jīng)剔鑿鑿、清除和露露筋的構(gòu)件殘殘缺部分，用用環(huán)氧砂漿進(jìn)進(jìn)行修補(bǔ)、復(fù)復(fù)原，達(dá)到表表面平整。（5）將構(gòu)件表表面凸出部分分（混凝土構(gòu)構(gòu)件交接部位位、模板的段段差等）打磨磨平整，修復(fù)復(fù)后的段差要要盡量平順；；棱角的部位位，用磨光機(jī)機(jī)磨成圓角，圓圓角半徑須≥30mm。（6）結(jié)構(gòu)或構(gòu)構(gòu)件表面打磨磨后，用吹風(fēng)風(fēng)機(jī)將表面灰灰塵和雜物清清理掉，或用用水及酒精清清洗，并使表表面充分干燥燥?！案餁v博”工程施工中中我們使用吹吹風(fēng)機(jī)將灰塵塵清理后又用用酒精進(jìn)行清清洗。3.2涂底層層涂料（1）把底層涂涂料的主劑和和固化劑按規(guī)規(guī)定比例稱量量準(zhǔn)確后放入入容器內(nèi)，用用攪拌器攪拌拌均勻；一次次調(diào)和量應(yīng)在在可使用時(shí)間間內(nèi)用完。（2）用滾筒刷刷均勻地將底底層涂料涂刷刷于混凝土表表面，指觸干干燥后（一般般養(yǎng)護(hù)3~224小時(shí)）才才能進(jìn)行下一一道工序的施施工。（3）底層涂料料指觸干燥或或固化后，表表面上的凸起起部分（一般般類似結(jié)露的的露珠一樣）要要用砂布或角角磨機(jī)磨平。3.3用環(huán)氧氧膩?zhàn)舆M(jìn)行殘殘缺修補(bǔ)（1）構(gòu)件表面面凹陷部位應(yīng)應(yīng)用環(huán)氧膩?zhàn)幼犹钇剑⑿扌迯?fù)至表面平平整、順滑。（2）內(nèi)角（段段差、起拱等等）要用環(huán)氧氧膩?zhàn)犹钛a(bǔ)，使使之平順。膩膩?zhàn)油抗魏?，表表面仍存在的的凹凸糙紋，應(yīng)應(yīng)再用砂紙打打磨平整。3.4粘貼碳碳纖維片（1）樹(shù)脂的主主劑和固化劑劑應(yīng)按規(guī)定的的比列稱量準(zhǔn)準(zhǔn)確，裝入容容器用攪拌器器均勻攪拌。一一次調(diào)和量應(yīng)應(yīng)在可使用時(shí)時(shí)間內(nèi)用完。（2）纖維順長(zhǎng)長(zhǎng)方向片材的的接頭必須搭搭接10cmm以上。該部部位應(yīng)多涂樹(shù)樹(shù)脂，脫泡、樹(shù)樹(shù)脂操作按正正常進(jìn)行。在在片材寬度方方向不需要搭搭接。（3）貼片前用用滾筒刷均勻勻地涂抹粘貼貼用環(huán)氧樹(shù)脂脂，稱為下涂涂。貼片時(shí)，在在纖維片和樹(shù)樹(shù)脂之間盡量量不要有空氣氣?？捎昧_拉拉（專用工具具）沿著纖維維方向在碳纖纖維片上滾壓壓多次，使樹(shù)樹(shù)脂滲浸進(jìn)纖纖維中。（4）纖維片施施工30分鐘后，用用滾筒刷均勻勻涂抹粘貼用用環(huán)氧樹(shù)脂，稱稱為上涂。如如需多層粘貼貼則重復(fù)步驟驟，并保證底底層粘貼的碳碳纖維片上涂涂已指觸干燥燥，才能粘貼貼下一層。（5）最后一層層碳纖維的上上涂應(yīng)涂刷均均勻、周邊整整齊。3.5養(yǎng)護(hù)（1）碳纖維片片施工后，應(yīng)應(yīng)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，保保證養(yǎng)護(hù)期間間的溫度不低低于環(huán)氧樹(shù)脂脂的允許使用用溫度。（2）養(yǎng)護(hù)期一一般在1~22周內(nèi)。（3）對(duì)于有風(fēng)風(fēng)吹、雨淋或或有可能人為為擾動(dòng)的地方方應(yīng)進(jìn)行遮擋擋封閉養(yǎng)護(hù)。3.6表面涂涂裝對(duì)于有外觀裝飾飾要求的結(jié)構(gòu)構(gòu)或構(gòu)件，可可在粘貼后的的碳纖維表面面涂刷基于環(huán)環(huán)氧基底的涂涂料或噴沙抹抹灰后涂刷常常規(guī)涂料。4.施工主意事事項(xiàng)（1）氣溫在55℃以下、相對(duì)對(duì)濕度RH>>85%、混混凝土表面含含水率在8%%以上、有結(jié)結(jié)露的可能時(shí)時(shí)，無(wú)有效措措施不得施工工。（2）由于碳纖纖維片為電的的良導(dǎo)體，應(yīng)應(yīng)使其遠(yuǎn)離電電源。（3）施工用各各種樹(shù)脂遠(yuǎn)離離明火，并避避免陽(yáng)光直射射。（4）施工及檢檢查人員應(yīng)穿穿防護(hù)工作服服，配戴口罩罩、手套、防防護(hù)眼鏡等防防護(hù)用品。（5）施工現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)通風(fēng)狀況良良好。（6）當(dāng)樹(shù)脂粘粘附在皮膚上上時(shí)，應(yīng)立即即用肥皂水沖沖洗，濺入眼眼內(nèi)用清水清清洗或及時(shí)就就醫(yī)。5.材料此次“革歷博”加固工程，北北京特希達(dá)公公司所采用的的是日本三菱菱化學(xué)公司的的碳纖維片及及其專用樹(shù)脂脂，其主要材材料種類和性性能見(jiàn)表1~~4。表1：碳纖維片片的種類和性性能材料名稱纖維種類纖維重量g/m2設(shè)計(jì)厚度mm抗拉強(qiáng)度N/mm2彈性模量N/mm2TXD-C-220高強(qiáng)度碳2000.11134002.3×1055TXD-C-330高強(qiáng)度碳3000.16734002.3×1055TCD-M5--30高彈性模量碳3000.16529003.9×1055表2：底層涂料料的種類和性性能內(nèi)

容材料名稱TP(EPOTTHERMPRIMEER)TP350WTP350S適用溫度（℃）5~1515~35可使用時(shí)間（分分）20~14545~205指觸干燥時(shí)間（小小時(shí)）3.9~9.002.5~10..5性狀淡黃色透明膠狀狀物性能指標(biāo)與混凝土粘結(jié)強(qiáng)強(qiáng)度（MPaa）抗壓強(qiáng)度（MPa）抗拉強(qiáng)度（MPa）≥2——主要用途涂刷混凝土表面面用（可滲入入混凝土表面面內(nèi)）表3：修補(bǔ)用環(huán)環(huán)氧膩?zhàn)臃N類類和性能內(nèi)

容材料名稱TEE(EPOOTHERMMPUTTTY)TE350WTE350S適用溫度（℃）5~1515~35可使用時(shí)間（分分）30~16050~210指觸干燥時(shí)間（小小時(shí)）3.5~10..03.0~10..0性狀乳脂狀性能指標(biāo)與混凝土粘結(jié)強(qiáng)強(qiáng)度（MPaa）抗壓強(qiáng)度（MPa）抗拉強(qiáng)度（MPa）≥2≥50—主要用途修補(bǔ)混凝土表面面缺陷及找平平用

表4：粘貼用環(huán)環(huán)氧樹(shù)脂種類類和性能內(nèi)

容材料名稱TRR(EPOOTHERMMRESIIN)TR350WTR350S適用溫度（℃）5~1515~35可使用時(shí)間（分分）33~17070~<1800指觸干燥時(shí)間（小小時(shí)）4.0~12..06.0~18..0性狀乳脂狀性能指標(biāo)抗拉強(qiáng)度（MPa）抗彎強(qiáng)度（MPa）抗剪強(qiáng)度（MPa）≥30≥40≥10主要用途粘貼碳纖維片

6.勞動(dòng)力及及機(jī)工具安排排每一施工班組以以3~4人為宜宜，每人每工工日完成工程程量在10mm2左右。每每一班組準(zhǔn)備備的主要機(jī)、工工具為角磨機(jī)機(jī)4臺(tái)，吹風(fēng)機(jī)機(jī)1臺(tái)，臺(tái)稱1臺(tái)，滾筒刷刷6把，羅拉2把，灌膠工工具一套。7.質(zhì)量驗(yàn)收目前，國(guó)內(nèi)尚無(wú)無(wú)國(guó)家認(rèn)可的的強(qiáng)制性驗(yàn)收收標(biāo)準(zhǔn)，碳纖纖維加固工程程檢查驗(yàn)收均均以企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)為依據(jù)，北北京特希達(dá)科科技有限公司司的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)已經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)時(shí)間、多種類類工程檢驗(yàn)，目目前比較全面面、成熟。（1）原材料必必須有生產(chǎn)廠廠家的出廠檢檢驗(yàn)合格證，進(jìn)進(jìn)口材料要有有商檢證。工工程量比較大大時(shí)應(yīng)進(jìn)行原原材料試驗(yàn)。（2）每一工序序按工藝要求求進(jìn)行，屬于于隱蔽工程的的要有隱檢紀(jì)紀(jì)錄。（3）用小錘輕輕擊，檢查空空鼓，無(wú)空鼓鼓或只有少量量小空鼓（<<3cm）便便視為合格；；對(duì)于較大的的空鼓（≥3cm）或較較多的小空鼓鼓應(yīng)進(jìn)行灌膠膠（注入TRR樹(shù)脂）處理理。（4）保證氣溫溫在5℃~35℃之間，相對(duì)對(duì)濕度不大于于85%的環(huán)環(huán)境下施工。8.工程實(shí)例簡(jiǎn)簡(jiǎn)介2000年122月至20011年1月間，對(duì)中中國(guó)革命歷史史博物館Ⅸ甲區(qū)、Ⅹ甲區(qū)的部分分主梁進(jìn)行了了碳纖維片粘粘貼加固，共共使用碳纖維維片面積近4400m2。具具體加固施工工方案是先對(duì)對(duì)需加固的主主梁進(jìn)行封閉閉灌膠處理，然然后進(jìn)行碳纖纖維粘貼加固固，其加固方方案如圖1所示。由于施工時(shí)在距距摟面7m左右高的的吊頂內(nèi)進(jìn)行行，障礙物較較多，施工操操作較困難，此此建筑是在建建國(guó)初期施工工建成的，當(dāng)當(dāng)時(shí)施工技術(shù)術(shù)較落后，因因此混凝土表表面平整度較較差，進(jìn)行基基底打磨時(shí)難難度較大，尤尤其在對(duì)“U”形環(huán)包的底底部轉(zhuǎn)角處進(jìn)進(jìn)行倒角處理理時(shí)，更花費(fèi)費(fèi)了許多精力力。本工程施工完成成后，無(wú)論是是施工質(zhì)量，還還是確保工期期和后期服務(wù)務(wù)工作，均受受到業(yè)主、監(jiān)監(jiān)理單位、設(shè)設(shè)計(jì)單位的好好評(píng)，經(jīng)驗(yàn)收收確認(rèn)效果良良好，達(dá)到預(yù)預(yù)期加固目的的。用碳纖維片修復(fù)復(fù)補(bǔ)強(qiáng)混凝土土結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)統(tǒng)的加固方法法相比，具有有巨大的優(yōu)越越性，有良好好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)濟(jì)效益、社會(huì)會(huì)效益和環(huán)境境效益。8.1技術(shù)經(jīng)濟(jì)濟(jì)效益碳纖維片的重量量輕、強(qiáng)度高高，隨形性好好，能適應(yīng)各各種復(fù)雜結(jié)構(gòu)構(gòu)外形的修復(fù)復(fù)補(bǔ)強(qiáng)，對(duì)結(jié)結(jié)構(gòu)重量的影影響甚微；碳碳纖維修復(fù)補(bǔ)補(bǔ)強(qiáng)工藝施工工簡(jiǎn)便迅速，無(wú)無(wú)需任何夾具具、模板和支支撐，雖然碳碳纖維本身的的價(jià)格高于其其他材料，但但施工費(fèi)用大大大降低。它它免除了鋼板板補(bǔ)強(qiáng)、混凝凝土補(bǔ)強(qiáng)等傳傳統(tǒng)方法所需需的植筋錨固固、裝拆夾具具、立模、支支撐、灌注混混凝土、養(yǎng)護(hù)護(hù)、拆模等繁繁雜的工序和和輔助設(shè)施，而而且占用空間間小，即使在在高空作業(yè)，也也只需設(shè)置簡(jiǎn)簡(jiǎn)易工作平臺(tái)臺(tái)即可。因此此，用碳纖維維片修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)的綜合造價(jià)價(jià)將低于傳統(tǒng)統(tǒng)的補(bǔ)強(qiáng)方法法，經(jīng)濟(jì)效益益視具體工程程情況而定，越越是復(fù)雜結(jié)構(gòu)構(gòu)其效益將愈愈明顯。另外外，碳纖維片片補(bǔ)強(qiáng)有非常常良好的抗腐腐蝕性能和耐耐久性，不需需作任何防腐腐處理，而粘粘鋼加固則需需做定期防銹銹、防腐處理理。因此，碳碳纖維片修復(fù)復(fù)補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)具具有明顯的技技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益益。8.2

社會(huì)效效益由于碳纖維片修修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)的施施工簡(jiǎn)