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碳纤维片材结构加固技术

简介：结构加固技术是对建筑结构及构筑物改造、加固、维护所采用的**技术。由于科学研究的深入发展和大量工程实践，已是成熟技术，广泛地应用到建筑工程中，并已编制了技术规范。目前结构加固的技术类型和加固方法有许多种,如粘钢加固法、碳纤维片材加固法、喷射混凝土加固法、增截面加固法、体外预应力加固法、改变受力体系加固法等。本文介绍碳纤维片材加固法在工程中的应用范围及其应用技术。

碳纤维片材加固修复混凝土结构，是采用配套树脂粘结剂将碳纤维片材（或板材）粘贴于构件表面，使碳纤维片材承受拉应力，并与混凝土变形协调，与原构件共同受力，提高截面承载力。是国内近十年来开发研究的一种新型混凝土结构加固方式。

1．适用范围

用于梁、板受弯加固，梁、柱、墙受剪加固，约束混凝土对柱抗震加固，也可用于裂缝修补及动荷载构件加固、补强及修补。

2．主要优点

高强高效，适用面广，质量易保证；施工灵活、便捷，工效高，没有湿作业，不需现场固定设施，施工占用场地少；耐腐蚀及耐久性能较佳；材料重量轻，加固修复后，基本不增加原结构自重及原构件尺寸；在结构加固方案中经济较适中。

3．主要技术性能

目前常选用的碳纤维片材有国产和进口的，性能一般均能满足使用及设计强度要求，碳纤维片材选用时一定注意要有国际检测中心出具的检测报告。碳纤维片材技术性能指标应满足表1要求。

碳纤维使用的粘接剂一般分为底胶、找平胶、粘接胶；目前市场上的胶种一般以选用该种碳纤维布的配套胶为主，对其他种类的胶种如与该碳纤维布未配套使用过，则应先做粘接试验，当有充分数据证明时方可使用。碳纤维粘接剂的技术指标见表2.3-2、表2.3-3、表2.3-4。

4．工艺原理

碳纤维片材是用抗拉强度较高的碳纤维丝在高温下“拉拔”成型，单向排列，并经环氧树脂胶预浸而成的碳纤维增强复合片材。以环氧树脂作为胶结材料，将纤维片材沿受力方向或垂直于裂缝方向粘贴在受损结构上，胶结材料作为它们之间的剪力连接媒介，形成新的复合体，使增强贴片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纤维片材。整个工艺的关键在于碳纤维片粘贴的紧密性与牢固性，以保证与原结构形成整体，共同工作。

5．设计要点

碳纤维加固技术设计和施工依据以《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》CECS146：2003及《粘帖碳纤维增强复合材料加固混凝土工程施工与验收暂行规定》（修订本）为准。

5. 1  采用碳纤维片材加固混凝土结构前，应按国家现行有关标准对原结构进行检测鉴定或评估。

5. 2  采用粘贴碳纤维片材加固的混凝土结构，长期使用的环境温度不应**60^。C。处于特殊环境下混凝土结构采用碳纤维片材加固时，尚应遵守国家现行有关标准的规定，并采取相应的防护措施。

5. 3      采用碳纤维片材对梁、板等受弯构件进行加固设计时，加固后正截面受弯承载力的提高幅度不宜过40%。

5. 4      进行结构加固时宜卸除结构上的活荷载，否则应考虑二次受力的影响。

5. 5      在受弯加固和受剪加固时，被加固构件混凝土的实际强度等级不应低于C15。采用封闭粘贴碳纤维片材加固混凝土柱时，混凝土的强度等级不应低于C10。

5. 6      碳纤维在各构件中加固节点：

a.       框架梁碳纤维布加固图（见图1）；

b.      楼板碳纤维板底加固图（见图2）；

c.       楼板裂缝碳纤维加固图（见图3）；

d.      砖墙碳纤维加固图（见图4）。

6．工艺流程及操作要点

6. 1        工艺流程

6. 2      操作要点

6.2.1        施工所需机械器具、工具（见表5）

6.2.2混凝土基底处理

（1）将混凝土构件表面的残缺、破损部分清除干净并达到结构密实部位,必要时再用高强水泥砂浆将表面修补完整。

（2）裂缝修补。缝宽小于0.20mm 的裂缝，用环氧树脂进行表面涂抹密闭；大于或等于0.20mm 的裂缝用环氧树脂灌缝。

（3）对贴片范围的定位、划墨线、按修复、补强设计要求进行。

（4）棱角的部位，用磨光机磨成圆角。圆角半径宜30mm，较小不得小于20mm。

6.2.3涂底层涂料

（1）把底层涂料的主剂和固化剂按规定比例称量准确后放人容器内，用搅拌器拌合均匀，一次调和量应以在可使用时间内用完为准，过可使用时间不得再用。

（2）用滚筒刷均匀地涂抹底层涂料(含有溶剂的毛刷或用溶剂弄湿了的滚筒不得使用)。

（3）指触干燥时间因气温不同，一般在3h 到1d 之间变化。

（4）底层涂料固化后，在构件表面有凝结凸起时，要用砂纸磨光。磨光后若露出混凝土基面，应再补涂底层涂料。

（5）根据施工部位的温度，湿度选择适当的底层涂料。在气温5℃以下。相对湿度RH＞85％、混凝土表面含水率在8％以上，有结露可能而无有效措施时，不得施工。