碳纤维加固-无锡碳纤维加固

深圳碳纤维加固【电话*申经理】是近年来美日等国家所研发的应用在土木工程中的新型补强技术。该方法采用同一方向排列的碳纤维织物,在常温下用环氧树脂胶粘贴于混凝土结构表面，利用其紧密粘着混凝土表面,使二者作为一个新的整体，共同受力，是一种非常简单且优良的加固补强方法，与传统的粘钢加固不同,碳纤维加固在不增加结构物的荷重的前提下达到高效加固的目的。

2．特点

（1）施工简便（不需大型施工机构及周转材料）、快捷，没有湿作业，易于操作，经济性好。

（2）能提高结构的强度、耐腐蚀性及耐久性。

（3）能够适合任何形状的结构加固。

（4）适用范围广，施工工期短。

（5）该方法采用同一方向排列的碳纤维织物，在常温下用环氧树脂胶粘贴于混凝土结构表面，利用其紧密粘着混凝土表面，使二者作为一个新的整体，共同受力，是一种非常简单且优良的加固补强方法，与传统的粘钢加固不同，碳纤维加固在不增加结构物的荷重的前提下达到高效加固的目的。

3．适用范围 本工法适用于对钢筋混凝土构件的抗弯、抗剪、抗震加固及砌体结构的抗震加固的施工。

5．工艺原理

构件外部粘贴碳纤维加固法是根据结构构件受力分析计算结果和受力特征，应用配套树脂将碳纤维材料粘贴于强度不满足受力要求的混凝土构件外部相应部位，以达到构件满足承载力要求的一种补强加固方法。外部粘贴碳纤维加固原理与粘贴钢板加固基本相同，是利用其配套树脂的抗剪切强度将混凝能力40%。

5.1板加固由于使用荷载发生变化，原有楼板承载力达不到使用要求，需对其进行加固。加固采用板底粘贴碳纤维布法，双向粘贴。加固后抗弯承载力不过原设计能力40%。 

由于楼板粘贴部位局部存在不可拆卸的障碍物，纤维布需要断开，采用改变受力途径的做法，即在其两侧加贴碳布进行补强。补粘贴原则：补粘贴布的截面积>断开粘贴布的截面积的1.5倍。

5.2梁加固

由于荷载增加致使混凝土梁抗弯、抗剪不足，需补强加固。具体采用梁底粘贴单层碳纤维布，从而提高梁的抗弯、抗剪能力（不过原梁承载能力40%），达到补强效果。

6．工艺流程及操作方法

6.1工艺流程

施工准备→基层处理→涂底层树脂→找平→涂刷浸渍树脂或粘贴树脂→粘贴碳纤维布→表面养护防护

6.2施工方法

6.2.1施工准备 认真阅读施工图纸，拟订施工方案和计划，对所使用的碳纤维片材、配套树脂、机具等做好施工前的准备工作，并按加固设计部位放线定位。

6.2.2基层处理

（1）混凝土表面出现剥落、空鼓、蜂窝、腐蚀等劣化现象的部位应予以凿除，对于较大面积的劣质层在凿除后应用环氧砂浆进行修复。

（2）混凝土角磨机、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，尤其是表面的凸起部位要磨平。

（3）风机将混凝土表面清理干净，并保持干燥。

6.2.3涂底层树脂

配置底层树脂，将底胶均匀涂刷于混凝土表面，待胶固化后（固化时间视现场气温而定，以指触干燥为准）再进行下一工序施工。

6.2.4找平

待底层处理树脂固化后即可转入下道工序。配置并涂刷找平树脂，修补拼缝及表面缺损，使砼表面平整。如果砼表面凹凸不平较严重时，可将无灰尘的干砂子混入修平树脂中，使砼表面基本平整，然后用找平树脂抹平表面，转角粘贴处要进行倒角处理并打磨成R≥20mm圆弧状。

6.2.5涂刷浸渍树脂（粘贴树脂）

配置浸渍树脂并均匀涂抹于待粘贴的部位，在搭接、混凝土拐角等部位要多涂刷一些。涂刷厚度要比底胶稍厚。严禁出现漏刷现象，特别注意要粘贴碳纤维的边缘部位。

 6.2.5粘贴碳纤维布

(1)在粘贴碳纤维布之前，按加固部位放线定位。

(2)在确定所粘贴部位无误后铺贴单层碳纤维布，然后用滚子沿纤维方向重复滚压,挤出气泡，并使浸润树脂浸透纤维布。再在碳纤维表面均匀涂刷一遍浸润树脂，并用滚子重复滚压压实。(或用软刮板进行)

(3)待碳纤维布上的浸润树脂基本凝胶后。均匀刷一层表面处理树脂。

(4)多层粘贴（层数不宜过五层，否则将导致混凝土结构的脆性破坏）应重复上述步骤，待碳纤维布表面指触干燥方可进行下一层的粘贴。

(5)在后一层碳纤维布的表面均匀涂抹浸渍树脂。

6.2.6表面养护防护

粘贴后碳纤维布需在规定温度下养护24小时，为了防止加固后的混凝土构件表面受损，提高耐久性必须进行外部防护，一般可抹水泥砂浆等措施，有防火要求时可在表面刷防火涂料。

湛江碳纤维加固【电话*申经理】所采用的基本材料是高强度或高弹性模量的连续碳纤维，单向排列成束，用环氧树脂浸渍固化的碳纤维板或未经树脂浸渍固化的碳纤维布，统称碳纤维片材。将片材用专门配制的粘贴树脂或浸渍树脂粘贴在桥梁混凝土构件需补强加固部位表面，树脂固化后与原构件形成新的受力复合体，共同工作。

1.1 碳纤维片材

片材碳纤维材料的拉伸强度在2400--3400MPa之间，而普通碳素钢板拉伸强度为240 MPa。其弹性模量依片材力学性能不同，分成高模量、高强度和中等模量三类。高模量碳纤维片材的弹性模量较高，但其伸长率较低。相比之下，碳纤维片材的单位重比钢材低许多，说明碳纤维片材较轻。碳纤维的化学结构稳定，本身不会受酸碱盐及各类化学介质的腐蚀，有良好的耐寒和耐热性。

1.2 配套树脂类粘结材料

混凝土结构加固修补配套树脂系统包括底层涂料，用于渗透过混凝土表面，促进粘结并形成长期持久界面的基础；油灰，用于填充整个表面空隙并形成平整表面以便使用碳纤维片材；浸渍树脂或粘结树脂，前者用于碳纤维布粘贴，后者用于碳纤维板粘贴。浸渍树脂或粘贴树脂是将碳纤维片粘附于混凝土构件表面并与之紧密地结合在一起形成整体共同工作的关键，树脂同混凝土的粘贴强度大于混凝土的拉伸强度和剪切强度。就公路混凝土桥梁用碳纤维片材加固技术而言，环氧树脂在不同施工环境温度下固化性能好坏有十分重要的意义，因为这涉及到粘贴工作质量与如何减少桥上正常交通中断时间。采用专配的环氧树脂材料，在混凝土施工表面温度10--40℃，粘贴环氧树脂固化时间约15 h以上时，粘贴后可以使用的时间为45min以上。专配的环氧树脂材料的这一性能适合混凝土桥梁的加固工作。

2 碳纤维片材加固桥梁的形式

碳纤维片材主要用于混凝土桥梁的基本构件和节点的加固补强，其加固的效果主要是提高构件的抗弯承载力、抗剪承载力以及受压构件的轴向抗压承载力，提高构件的刚度及延性。除此之外，许多室内及现场试验证明，碳纤维片材加固的混凝土构件裂缝宽度发展可以得到控制。由于碳纤维片材，特别是碳纤维布质量轻且厚度薄，具有一定柔度，在混凝土桥的有关部位加固较灵活。碳纤维片材因碳纤维排列方向不同而使各方向拉伸强度不相同，当纤维方向与受力向相同时，其拉伸强度高；当纤维方向与受力方向垂直时，其强度低。因此，在采用碳纤维片材进行加固设计中，必须正确掌握纤维的布置方向。根据混凝土构件加固计算，可以采用连续式粘贴或条带间隔粘贴碳纤维片材的方式。研究表明，分条加固的效果要优于整条布的加固效果。

3 碳纤维加固结构施工特点

碳纤维加固结构技术是利用碳纤维材料的特性，将碳纤维粘贴在结构表面，从而起到对结构的加强作用。在实际施工过程中，碳纤维既可以单层粘贴也可以多层粘贴，还可以缠绕。对于各种不同类型的节点、不规则的部位，都可用碳纤维进行加固处理。在桥梁加固运用中，可粘贴在混凝土梁的**面或底板上，用以提高梁的挠曲强度和刚度；也可粘贴在梁的腹板上，用以提高其抗剪强度；还可以将碳纤维缠绕在节点部位以满足抗震设计的要求，具有高强高效、施工便捷、周期短等特点。在碳纤维结构技术应用中，影响加固质量的因素主要有两方面，一是碳纤维材料的抗拉强度，二是粘贴碳纤维材料用粘结剂的剪切强度。碳纤维和混凝土的粘结质量直接影响加固效果。加固后，碳纤维与混凝土之间不能有气泡，不能起鼓。另外，碳纤维布是一种可任意曲折的纤维布材料，施工不受加固长度的影响，适应面广。以上优点将使碳纤维加固结构技术在国内未来的加固行业中起着越来越重要的作用。

4 碳纤维加固施工工艺特点

4.1 粘贴碳纤维用胶适宜的温度在20--25℃，视气温高低，适当调整。如果在冬季施工，应控制其凝固温度在10℃以上。

4.2 加固前应检查待加固构件表面情况，一定要注意粘贴面必须是结构面，对于有较大裂缝及凹陷处，应该用胶泥补平。

4.3 碳纤维加固技术施工速度快，施工工艺简单，尤其是在加固过程中能保证桥梁的正常使用，减少不必要的经济损失。

5 粘贴碳纤维片材加固施工技术

5.1 面层处理

混凝土表面的劣化层必须用砂轮机去除并研磨。用空气喷嘴、砂轮机与毛刷将待补强区的粉尘及松动物质去除，用水洗净后，必须使其充分干燥。

5.2 断面修复

将混凝土面层的不良部分（例如剥落、孔隙、蜂窝、腐蚀等）清除。若有钢筋外露情形，必须先做好防蚀处理，再以强度相等或大于混凝土的环氧树脂砂浆材料修补。裂缝以环氧树脂灌注，裂缝或打除部分若有漏水情形时，应先做好止水、导水处理。

5.3 表面修正

表面平整度凸出部分（小突起等）以切割机或砂轮机将其铲除并使其平滑。凹陷部分（打除部分）以环氧树脂或树脂砂浆填补。转角处需研磨至凸角R=20mm（R-曲率半径）以上，凹角则以树脂砂浆填补。

5.4 底层涂料

气温在5℃以下，雨天或RH大于95%时，不可施工。施工范围的温度、湿度确认后，选用适当的底层涂料。施工现场空气应十分流通，严禁烟火，并且施工时必须要穿带保护装备。

5.5 碳纤维片材的粘贴

纤维贴片预先以剪刀、刀子依所设计的尺寸大小裁好，依使用量剪裁尺寸，长度在2 m以内适当。为防止保管期间的破损，裁剪数量只裁所需使用的数量。施工面底漆的干燥程度可以指触确认。底漆施工过一星期以上时，应以砂轮机磨平。

6 尚待解决的技术关键

6.1材料的开发问题。尽管国外已有多种定型成熟的碳纤维材料产品，但国内的大规模开发应用不能依赖于进口产品，国产化是实现的一个根本条件。国产的PAN基碳纤维强度指标一般在2000--2500MPa之间、弹性模量在2.1 105MPa左右，是有一定保证的，但在预浸料生产及加工成品质量方面仍有较大欠缺，均匀性也较差。同时，上述单一的性能指标也不可能满足对碳纤维材料多样化的要求。因此，国内有关材料与建筑的研究、生产与使用单位如何更好协调研究并生产出适合国内市场的碳纤维材料是一个关键问题，也将有很长的路要走。

6.2 碳纤维材料加固修补使用的技术方面问题。这主要体现为国内相应标准与规程的制订上，尽管国外一些国家已有了较完善的标准规程，但并不适合中国，不能照搬，我们至少还需要做一些关键的试验研究以解决或验证诸如疲劳性、耐久性、延性等方面的技术难题，并尽早制订出我国自己的标准规范与施工指南。

7结语

碳纤维材料的出现和成功应用于土木工程的加固与补强上，使土木工程加固技术研究更上一个台阶。碳纤维是一种新型建材，因其质轻、耐腐蚀、片材很薄、抗拉强度高而被广泛应用。碳纤维布加固法亦被视为梁式桥加固补强、提高承载能力，尤其是当高度受限制时的可以选择加固方法。