碳纖維布加固框架梁的原理與施工技術(shù) winda

碳纖維布加固框架梁的原理與施工技術(shù)探討摘要：碳纖維材料加固混凝土結(jié)構(gòu)是一種新型結(jié)構(gòu)加固方法。某110kV變電所戶內(nèi)電容器爆炸引起火災(zāi)，導(dǎo)致電容器室框架梁受到一定程度的損傷，危及結(jié)構(gòu)安全，影響設(shè)備的安全運行，經(jīng)分析比較多種加固方案，最終采用粘貼碳纖維布對該框架梁進行加固。關(guān)鍵詞：碳纖維布加固1、碳纖維加固結(jié)構(gòu)構(gòu)件技術(shù)簡介

碳纖維復(fù)合材料(CarbonFiberReinforcedPlastic)加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)是近年來興起的一項新型加固技術(shù)，該項技術(shù)是將碳素纖維這種高性能纖維應(yīng)用于土木工程，利用樹指類材料把碳纖維粘貼于結(jié)構(gòu)或構(gòu)件表面，形成復(fù)合材料體（CFRP），通過其與結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的協(xié)同工作，達到對結(jié)構(gòu)構(gòu)件補強加固及改善受力性能的目的。2、碳纖維加固結(jié)構(gòu)構(gòu)件技術(shù)原理

碳纖維材料具有高強度、高彈性模量、重量輕及耐腐蝕性好等特點，其抗拉強度是普通鋼筋的十倍左右，彈性模量略高于普通鋼筋的彈性模量。加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)所用碳纖維材料主要為二種：碳纖維材料與配套樹脂。其中碳纖維的抗拉強度為建筑鋼材的十倍，而彈性模量與鋼材相當(dāng)，某些種類(如高彈性)碳纖維的彈性模量甚至在鋼材的兩倍以上，且施工性能與耐久性良好，是一種很好的加固修復(fù)材料；配套樹指則包括底層樹脂、找平樹脂及粘結(jié)樹脂，前兩者的作用是為了提高碳纖維的粘結(jié)質(zhì)量，而后者的作用則是使碳纖維與混凝土能夠形成一個復(fù)合性整體，并且共同工作，提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗彎、抗剪承載能力，達到對結(jié)構(gòu)構(gòu)件進行加固、補強的目的。3、加固工程概況某110kV變電所建于2000年，因電容器室爆炸燃燒，第二榀框架梁遭到破壞，保護層混凝土開裂、酥松、剝落，下弦鋼筋變形較嚴重，鋼筋受力截面削弱，危及結(jié)構(gòu)安全，影響電力的安全生產(chǎn)。經(jīng)基建部門、設(shè)計部門、加固公司等單位專家一起進行分析比較，選擇粘貼碳纖維布進行加固，防止大梁的過度變形，延長梁的使用壽命。4、碳纖維布加固框架梁設(shè)計4．1碳纖維布加固的前提

首先，利用回彈法對框架梁混凝土進行檢測，以供加固參考。經(jīng)檢測，混凝土的實際強度為C30。根據(jù)設(shè)計圖紙，及現(xiàn)場混凝土、鋼筋的受損情況，考慮提高框架梁的抗拉強度等級，為此，將610mm寬的碳纖維布裁成兩半，分兩層粘貼在框架梁的底面及兩側(cè)，加固后，增加了原受拉鋼筋面積，彌補了由于原鋼筋變形而造成的截面削減，構(gòu)件的承載力得到加強，而且，總體配筋率ρmin≤ρ≤ρmax，可以滿足使用要求。4．2碳纖維布的設(shè)計

在受彎加固時，應(yīng)使碳纖維片材的纖維方向與受拉區(qū)的拉應(yīng)力方向一致。因梁底寬度為350mm，而碳纖維布的寬度為610mm，兼顧加固時碳纖維布的幅寬效應(yīng)及框架梁下的受拉范圍，考慮將碳纖維布裁為兩半，一層為300mm寬，一層為310mm寬，分兩層粘貼在梁的下側(cè)；再粘貼100mm寬的碳纖維布“U”形箍；框架梁兩側(cè)面上邊緣各粘貼四根100mm寬的碳纖維布條固定碳纖維布“U”形箍。限碳纖維布的主挺要力學(xué)指標(biāo)摘

域抗拉強享（友Mp遞a誕）節(jié)彈性模諸（雜Mp專a叉）勉延伸率賠（則%欺）生技術(shù)規(guī)程指標(biāo)狗≥刃3000烏≥差2.1×10渠5培≥皺1.44．3配套樹脂粘結(jié)材料的設(shè)計

配套樹脂分別由主劑和固化劑配制而成，分為適合于冬天及夏天使用的冬用型和夏用型。主劑和固化劑分別包裝，在現(xiàn)場使用時，應(yīng)按工藝要求、按照規(guī)定的比例混合均勻，以形成所需要的底層樹脂、找平樹脂、粘結(jié)樹脂。啄①負底層樹繭脂習(xí)壯獵底層樹脂作用歇是增強表面混燕凝土與找平材眠料或粘結(jié)樹脂下界面粘結(jié)強度需；釣②蓮找平樹酬脂婦屋成找平樹脂是使躲表面平整度符嚼合規(guī)定要求，服并與底層樹脂桂及粘浸樹脂具團有可靠的粘結(jié)斷強度；怨③貸粘結(jié)樹種脂欲告輝粘結(jié)樹脂是粘構(gòu)貼碳纖維布的吼主要粘結(jié)材料逆，其作用是使華碳纖維布與混虧凝土得到充分司的粘結(jié)，使其麻共同承受結(jié)構(gòu)戚的作用?；昱涮讟渲辰Y(jié)閑材料的主要力利學(xué)性能指標(biāo)：充

服

項正拉粘結(jié)強度林（政Mp古a秒）在剪切強度

泳（素Mp陶a愁）齒拉伸強度

意（拉Mp他a泰）魄彎曲強度

蓄（顧Mp型a通）飽底層樹脂虜找平樹脂塔技術(shù)規(guī)程指標(biāo)廊≥應(yīng)2.僑5需，且大于混凝幣土抗拉強度性的爺1.干2泉倍戰(zhàn)/剖/灘/敵粘結(jié)樹脂恭技術(shù)規(guī)程指標(biāo)萌同底層樹脂葵≥痕10運≥郊30展≥清40屬4典、彼研施工準(zhǔn)備雄（撇1胃）、主要材料眼：底膠、粘著個膠、碳纖維布捧。斑（勵2滾）、輔助材料疾：低速攪拌器事、專用滾筒、叮角向磨光機、誤剪刀、鑿子、腔刮板、吹風(fēng)機日、榔頭、量具劑等。婦（適3門）、搭設(shè)腳手夠架：峽解付按安全規(guī)程要錄求搭設(shè)好腳手骨架，高度以滿模足施工要求和溉施工方便。率5聾、搞留施工程序挪執(zhí)疫表面處飛理秤→幕修補找肉平畜→蛇定位、下額料阿→搬膠料配著制崗→叛粘貼碳纖維泄布船→習(xí)表面防聞護抗→罰檢驗、驗收?？?千、伏躲施工方法完（挽1板）、表面處理透：清理粘貼部盟位混凝土表層瓦，打磨平整，漂并敬用敬M播A測砂漿修補，平態(tài)整度應(yīng)達密到維5mm/歡m昂；框架梁、柱彎節(jié)點轉(zhuǎn)角粘貼鋸處須打磨成圓對弧狀，圓弧半寺徑不小慮于智20m地m交。表面打磨后款用吹風(fēng)機吹凈附，并飛用朋P閑T養(yǎng)劑清洗干凈。比（分2滔）、修補找平謙：被加固的框擴架梁混凝土保代護層部分疏松紹，應(yīng)清除直至求露出結(jié)構(gòu)層；夾局部裂紋、蜂執(zhí)窩奸用告M餃A雙砂漿修補表層慮修復(fù)平整。霜（巷3須）、膠料配制淡：按稱量比例儲調(diào)制粘結(jié)膠，畏調(diào)制前筒對頁A探、裳B價兩組按規(guī)定比盾例分別攪拌，獵混入后再充分淋攪拌。半（泡4亂）、粘貼碳纖抽維布：按設(shè)計首要求的尺寸裁末剪碳纖維布，更將配制好的粘表結(jié)膠均勻涂抹脆在粘貼部份的哭混凝土面層上丑；鋪貼碳纖維露布，并用滾筒庭沿碳纖維布纖既維方向多次滾謠壓，使粘結(jié)膠歲充分浸透纖維駛中。多（出5當(dāng)）、表面防護宋：在粘貼好的辟碳纖維布最后減一層均勻涂抹置一道粘結(jié)膠。玻（毛6串）、檢驗：粘磚貼完工后，按唉規(guī)程進行檢驗浪。吩7著、倘故施工要求伐（攤1鼻）、表面處理池：混凝土表面市應(yīng)露出結(jié)構(gòu)，至本體潔凈。構(gòu)器件轉(zhuǎn)角應(yīng)成圓乏弧狀，半徑不斧小評于辛20m賽m工。許（耗2剩）、修補找平恒：經(jīng)表面處理暮后的粘貼面平韻整度應(yīng)達冤到氣5mm/溝m夢，有段差轉(zhuǎn)角襖部位、凹凸部握位應(yīng)碌用籠M扒A綁砂漿找平，抹傲成平滑曲面。舞（仍3回）、膠料配制豪：膠料應(yīng)嚴格掏按比例配制，貸調(diào)膠使用的工智具應(yīng)為低速攪亞拌器，攪拌應(yīng)責(zé)充分均勻，配攏制攪拌后的膠畝料應(yīng)無沉淀、依色差氣泡，并借應(yīng)防止灰塵雜榆質(zhì)混入膠料。賀（當(dāng)4粥）、粘貼碳纖根維布：應(yīng)按設(shè)得計要求裁剪碳顛纖維布，不得蘿損傷橫向織物烤面，涂抹粘結(jié)挑膠應(yīng)均勻，鋪蛛貼應(yīng)平整無氣吵泡。垃（嘉5壺）、表面防護自：在粘貼好的狹碳纖維布上應(yīng)背涂抹粘結(jié)膠一鄭道，進行防護秩，涂抹應(yīng)均勻濱充分，不應(yīng)漏笨涂。詳（邊6園）、檢驗：粘冠貼完工經(jīng)固化稱后，進行檢驗丘。密實度可用佳小錘敲擊構(gòu)件疊粘貼表面，通賽過不同聲音判助別密實情況。保密實度應(yīng)達到鋸相關(guān)規(guī)定，否品則應(yīng)重新修補縱后再檢驗。逐8動、騰豎質(zhì)量檢驗及驗令收標(biāo)準(zhǔn)歷（油1餅）、纖維產(chǎn)品怪應(yīng)按設(shè)計圖紙喚要求選用，技得術(shù)指標(biāo)必須符材合有關(guān)規(guī)定，援所用纖維產(chǎn)品言應(yīng)有產(chǎn)品質(zhì)保豎書。嶼（絞2押）、粘結(jié)膠料演應(yīng)按設(shè)計要求晃選用，符合基有本性能要求，損所用膠超料產(chǎn)品應(yīng)有產(chǎn)多品質(zhì)保書。彈（壩3箏）、施工質(zhì)量比檢驗及驗收標(biāo)按準(zhǔn)。撒序號爆檢驗項目械合格標(biāo)準(zhǔn)修檢驗方法飽頻數(shù)編1透粘貼位置茄與設(shè)計要求位察置比較，中心陳偏邁差爆≤告10m蠻m氣。鄰鋼尺測量削全部腦2益粘貼量塌≥岡設(shè)計數(shù)量焰實測計算艦全部掀3鐮粘貼質(zhì)量盈（甩1乘）羊

潔旦單個空鼓面獻積滲<100mm樂2粗割除修補。綿（料2扯）纏

旱續(xù)空鼓面積站總本粘貼面濤積榜<貴5萬％。疲錘擊法或其它勁方法暢全部或抽樣7、結(jié)論擴典紡根據(jù)加固原理盲可知，在施工匯前必須選擇合羽適的粘結(jié)劑，綢認真查看材料繭的質(zhì)保書及使祝用說明，掌握美材料的各有關(guān)繁參數(shù)，以確保惑它有足夠的強承度，能保證碳版纖維絲共同工蜂作，同時又確們保碳纖維布與澆結(jié)構(gòu)共同工作嶄；在施工過程角中，參照使用典說明，每道膠化都必須處理好授，特別是粘貼裙碳纖維布的膠盟，應(yīng)盡可能讓現(xiàn)膠充分地滲入鉗到碳纖維絲之倒間（細部空鼓釘處，可用針筒卷注射膠），確可保相互共同工刻作。通過對除某菠110k配V盤變電所工程實賀例的施工操作車，深深體會到主碳纖維結(jié)構(gòu)加頂固技術(shù)簡介中頌介紹的各項優(yōu)有點，該工程施唯工時，在確保堂安全的前提下尸，僅使用了簡予單的腳手架，潤而且，碳纖維繪布裁剪非常方陵便，可以根據(jù)獸形狀及尺寸隨縫意裁剪，在各欺種支架的遮擋哈處可以隨意穿餅過，施工非常遼方便；另外，薪從隙200暮5賣年俗4孤月普2數(shù)8任日加固后到現(xiàn)吵在，惱一切使用良好倉；該工程從開城工到結(jié)束霜僅介7倡天（包括搭、魔拆腳手），工忍程總費用僅設(shè)為廈16772.豎0丸0潔元。逃由此可見，碳睜纖維材料加固由結(jié)構(gòu)技術(shù)的優(yōu)躺點很明顯，應(yīng)詢用前景很光明斧。8、探討擔(dān)兔校粘貼碳纖維結(jié)闊構(gòu)加固技術(shù)是頌一種新型的加駁固技術(shù)，已經(jīng)漏得到較為廣泛宵的應(yīng)用，并已驕產(chǎn)生較大的經(jīng)峽濟效益；在混絡(luò)凝土結(jié)構(gòu)的加遭固中，碳纖維俊布主要是分擔(dān)宜鋼筋的受力，適即碳纖維布的櫻主要作用是提送高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的跨抗拉強度和抗珠變形能力，減疊少裂縫的開展血，那么在正常非使用狀態(tài)中，球碳纖維布與鋼寨筋混凝土一起趕各發(fā)揮了多少敵作用呢？它們果的應(yīng)力狀態(tài)如期何呢？在其它調(diào)結(jié)構(gòu)構(gòu)中，碳飛纖維布能否也危起到加強抗拉興強度的作用呢或？這些問題有暴待工程技術(shù)人為員進一步研究鑰、開發(fā)。參考文獻：戒[1].