娄底碳纤维布

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碳纤维材料在桥梁加固工程中的应用

1前言

我国部分修建于七、八十年代的桥梁现在基本已经达到了当初的设计年限；加上**以来，道路上的交通量猛增，多数桥梁已经在设计荷载运行，有的已经出了几倍。种种因素使部分桥梁出现了裂缝、混凝土剥落、露筋等病害，明显出现承载力不足的征兆；这就催生了各种补强、维修、加固材料及工艺迅速发展。碳纤维粘贴加固就是其中的一种，由于其具有质轻高强、施工简便的优点，这几年开始广泛应用于各种工程结构物的补强加固上，特别是桥梁结构的加固上。施工过程中，由于时间掌握不好或者施工方法不当，导致碳纤维布的粘贴达不到预期的效果，这就使加固效果大打折扣。本文仅就某大桥加固工程中对T梁的粘贴碳纤维布加固工艺流程进行讨论，提出操作过程中注意的一些问题。

2 碳维布的材料规格及性能

1.碳纤维布的特性

碳纤维布是用抗拉强度较高的碳纤维丝单向排列，经特殊工艺编制而成。使用时，沿受力方向或垂直于裂缝方向用胶结材料将其粘贴在混凝土结构的补强部位，胶结材料作为它们之间的剪力连接媒介，形成新的复合体，共同工作。碳纤维布与原有钢筋共同受力，增大了结构抗拉或抗剪能力，并能有效地提高结构的强度、延性及抗裂性，控制裂缝和挠度的继续发展，必要时也可交叉粘贴单向碳纤维片材。其具有以下几方面的特性：

1) 具有较高的抗拉强度和弹性模量；与树脂胶结合成的复合材料重量轻（比重仅为钢铁的五分之一），在要求提高承载力而不允许增加过多静载的工程中特别适合。

2) 碳纤维布采用**技术纺织，纤维束之间留有空隙，有良好的消泡性能，解决了粘贴时产生气泡造成的表层膨胀问题，树脂胶的浸渍有**工具确实保证浸渍效果。

3) 通过涂刷底胶，使复合材料与混凝土的粘结更加牢固，通过调整粘贴碳纤维布的层数可任意设定主筋和分布筋方向的纤维量，可同时进行两方向的补强，达到较佳的加固效果。

4) 对构件的裂缝有约束作用，并能防止混凝土块的脱落；粘贴在构件表面的碳纤维布在主筋及分布筋方向均有一定间隔，便于观察被加固混凝土中裂缝的扩展情况；还能有效防止渗透入构件的水滞留在混凝土中。 h

5) 采用现场成型的施工方法，为受作业空间限制的工程提供了较大的便利。

6) 复合材料具有较优异的抗腐蚀性，适用于受盐害影响的地区等。

2.碳纤维片加固材料的规格及分类

碳纤维片修复补强混凝土结构所用材料，可以分为碳纤维片和与其相配套的**环氧树脂两大类，配套树脂分为底涂树脂、找平树脂、粘结树脂。配套树脂分别由主剂和固化剂配制而成；分为适合于冬天及夏天使用的冬用型和夏用型。主剂和固化剂分别包装，在现场使用时，应按工艺要求、按照规定的比例混合均匀，以形成所需要的底涂树脂、找平树脂、粘结树脂。

施工方案：

 

施工流程：施工准备----放设施工线---基底处理---刷抹漆底胶---涂刷浸渍胶

---粘贴碳纤维布---涂刷面--表面养护---验收。

 

具体操作：

（1）施工准备：

a.胶粘剂的配置，将原材料按不同配合比称量准确，分别配置底涂胶料、整平胶料及粘结胶料。先将稀释剂加入聚合物主料内搅拌均匀，再将填料加入继续搅拌至均匀，较后加入固化剂，充分搅拌后即可使用。

 

b.配置胶料时应注意以下事项：底涂胶料每次配置量以1－2公斤为宜；整平胶料每次配置量以0.5－1公斤为宜；粘结胶料每次配置量以1－2公斤为宜。

c.所有胶料要求于1小时内施工完毕。

 

(2)基底处理

a.混凝土表面如出现剥落、蜂窝、腐蚀等劣化现象的部位应予剔除，对于较大面积的劣质

层，在剔除后应用聚合物水泥砂浆进行修复。

 

b.裂缝部位，如有必要应先进行封闭处理。

 

c.用混凝土角磨机、砂轮（砂纸）等工具，去除混凝土表面的浮浆、油污等杂质，构件

基面的混凝土要打磨平整，尤其是表面的凸出部位要磨平，转角粘贴处要进行倒角处理并打

磨成圆弧状（R3 10mm）。

 

e.用吹风机将混凝土表面清理干净并保持干燥。使用中国建科院研制生产EC高强度聚合物

砂浆修补表面凹陷底部分。

 

(3)刷抹漆底胶.

a.把底胶的主剂和固化剂按规定比例称量准确后放入容器内，用搅拌器合均匀。一次调和量应以在可使用时间内用完为准。

b.在底胶中严禁添加溶剂。含有溶剂的毛刷或用溶剂弄湿了的滚筒不得使用.

c.用滚筒刷均匀地涂抹底胶。

d.指触干燥时间因气温不同，一般在3小时到1天之间变化。

e.底胶固化后，在表面上有凸起部分时，要用砂纸磨光。

(4)涂刷浸渍胶

底胶涂刷后，混凝土表面不平处用找平胶找平。

 

(5)粘贴碳纤维布

a.确认粘贴表面干燥。气温50C以下，相对湿度RH>85%时，如无有效措时不得施工。

b.防止碳纤维受损，碳纤维片在运输、储存、裁切和粘贴过程中，严禁受到弯折。因此，贴片前应用钢直尺与壁纸刀按规定尺寸切断碳纤维片，每段长度一般以不过6m为宜。要使用更长的片材时，除精心防止弯折外，对脱泡(即赶出气泡)、渗浸过程必须加位谨慎操作。为防止片材在保管过程中损坏，片材的裁切数量应按当天的用量为准。

c.碳纤维向接头必须搭接15cm以上，该部位应多涂粘结树脂，碳纤维横向不需要搭接。

d.粘接树脂的主剂和固化剂应按规定的比例称量准确，装入容器，用搅拌器搅拌均匀。一次调和量应以在可使用用完为准。

e.贴片前用滚筒刷均匀地涂抹粘结树脂，称为下涂。下涂的涂量标准如下。

200g/m2的碳纤维片，400-500g/m2

300g/m2在碳纤维布，500-600 g/m2

f.贴片时，在碳纤维片和树脂之间尽量不要有空气。可用罗拉(**工具)沿着纤维方向在碳纤维片上滚压多次，使树脂浸入碳纤维中.

g.碳纤维片施工30分钟后，用滚筒刷均匀涂抹粘结树脂，称为上涂。上涂涂量标准如下：

200g/m2在碳纤维片，200-100 g/m2

300g/m2在碳纤维布，300-200 g/m2

h.进行空鼓检查，并进行处理。须粘2层以上碳纤维布时，重复4.5-4.8步骤，并遵守4.3的规定。

  (6) 养护：粘贴碳纤维材料后，需自然养护1-2小时达到初期固化，应保证固化期间不受外界干扰和碰撞。

 （7）验收：

 a.工程验收时必须有碳纤维及其配套胶料厂家所提供的材料检验证明。

 b.每一道工序结束后均应按工艺要求进行检验，作好相关的验收记、施工结束后的现场验收以评定碳纤维布与混凝土之间的粘结质量为主，用小锤等工具轻轻敲击碳纤维布表面，以回声来判断粘结效果，如出录，如出现质量问题，应立即返工。

 c.出现空鼓等粘贴不密实现象，应采取针管注胶的方法进行补救。若粘结面积小于90％，则判定为粘结无效，需重新施工。

 

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