碳纤维加固技术

碳纤维加固技术 一、定义 二、使用条件 三、有关计算 四、工程实例 一、定义 碳纤维结构加固技术是为了对建筑物进行加固、补强，而采用高性能粘结剂，将碳纤维布粘贴在建筑结构构件表面，使两者共同工作，从而提高结构构件的（抗弯、抗剪）承载能力的技术。 碳纤维 CFRP一般是直径为 5m 20m的连续纤维，基材由树脂和固化剂组成，用树脂（内加固化剂）浸润碳纤维，待树脂固化后便形成了碳纤维增强塑料（简称CFRP）。其特性：密度小，为普通钢材的 1/6；强度高，抗拉强度约为普通钢筋的 4 6倍；抗腐蚀性能好，强度不受酸碱腐蚀介质的影响；非磁性，不影响电磁信号的传播；抗疲劳性能优良，疲劳寿命普遍高亍钢材；温变系数和混凝土相当；弹性模量和钢材相近；极限延伸率1%. 二、使用条件 使用碳纤维布加固，具有强度高、效果好，大大提高结构的耐腐蚀性及耐久性，自重轻、易裁剪，施工简便、经济性好、工期短等优点。适用亍各种受力性质的混凝土结构构件和一般构筑物的加固修补等。碳纤维结构加固技术要按照其施工工艺和施工流程实施，同时要严格遵守施工安全和注意事项。 碳纤维加固技术适用亍各种结构类型、各种结构部位的加固修补，如梁、板、柱、屋架、桥墩、桥梁、筒体、壳体等结构，要求基层混凝土的强度等级不低亍 C15即可；另外，砖砌体的某些力学性能也可以用碳纤维进行加固。 1、工艺流程 ： 2、操作要点 （ 1）、混凝土表面处理 、将混凝土构件表面的残缺、破损部分清除干净。 、对经过剔凿、清理和露筋的构件残缺部分，进行修补、复原。 、裂缝修补：缝宽小于 0.2mm的裂缝，用环氧树脂进行表面涂刷密封；大于 0.2mm的裂缝用环氧树脂灌缝。 、打磨：将构件表面凸出部分（混凝土构件交接部位、模板的接槎等）打磨平整，修复后的构件表面尽量平顺。 、清洗打磨过的构件表面，并使其充分干燥。 （ 2）、缺陷部位涂刷底胶。 将配好的底胶（粘结剂），用涂刷均匀于缺陷部位的砼表面。 （ 3）、构件表面残缺面的修补。 用环氧腻子对构件表面残缺面的修补是十分重要的一步，要点如下： 、腻子主剂、固化催进剂、固化剂按规定比例称量准确，装入容器，用搅拌器搅拌均匀。 、构件表面凹陷部位用环氧腻子填平，修复至表面平整。在残缺修补中使用环氧腻子时，要在气温 -5 以上，相对湿度小于 85%的条件下施工。腻子涂刮后，表面仍存在的凹凸糙纹，应再用砂纸打磨平整。 (4)、 涂刷底胶 将配好的底胶（粘结剂），用滚筒均匀涂刷于需要粘结的砼表面。 (5)、粘贴碳纤维 粘贴碳纤维材料之前，首先应确认粘贴表面干燥。气温在 -10以上，相对湿度 RH85%时，如无有效 措施不得施工。为防止碳纤维受损，在碳纤维材料运输、储存、裁切和粘贴过程中。应用钢直尺与壁纸 刀按规定尺寸切断碳纤维材料，每段长度一般以不超过 6m为宜。为防止材料在保管过程中损坏，材料的 裁切数量应按当天的用量裁切为准。碳纤维纵向接头必须搭接 20cm以上。该部位应多涂树脂，碳纤维横 向不需要搭接。其施工工艺要点如下： （ 1） 粘贴树脂的主剂、固化催促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时间内用完为准。 （ 2） 粘贴时，在碳纤维和树脂之间尽量不要有空气。可用罗拉（专用工具）沿着纤维方向在碳纤 维材料上滚压多次，使树脂渗浸入碳纤维中。 （ 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）、涂装 若加固补强构件需要防火时， 可在树脂固化后涂刷耐火涂层。涂装应在树脂初期固化后进行，并应 遵守所用涂料的相关标准和施工规定。 有关计算 受 弯 加 固 采用碳纤维片材对梁、板构件进行受弯加固时的承载力计算，除应符合现行国家标准混凝土结构设计规范GB50010对受弯构件正截面承载力计算的基本假定外，尚应符合下列要求： 1.构件达到受弯承载能力极限状态时，碳纤维片材的拉应变 按截面应变保持平面的假定确定，但不应超过碳纤维片材的 允许拉应变 ； 2.当考虑二次受力影响时，应根据加固时的荷载状况，按截面应变保持平面的假定计算加固前受拉区边缘混凝土的初始应变 i； 3.碳纤维片才的拉应力 应取碳纤维片材弹性模量 与其拉应变 的乘积 ； 4.在达到受弯承载能力极限状态前，碳纤维片材与混凝土之间不发生粘结剥离破坏。 cfcfE cfEcfcfcfcf 在矩形截面受弯构件的受拉面上粘贴碳纤维片材进行受弯加固时，其正截面受弯承载力应按下列公式计算： 1.当混凝土受压区高度 大于 ，且小于 时（图 1） hcfb 0hbXhX cfbX cf 混凝土受压区高度 和受拉面上碳纤维片材的拉应变 应按下列公式确定： 当混凝土受压区高度 不大于 时（图 2） cfAcfsysy cfc EAfAfbxf hxicfcucu8.0X hcfb 当混凝土受压区高度 小亍 时， X 对翼缘位亍受压区的 T形截面受弯构件，当在其受拉面粘贴碳纤维片材进行受弯加固时，应按本规程第 4.3.2条的原则和现行国家标准 混凝土结构设计规范 GB 50010关亍 T形截面构件受弯承载力的计算方法进行计算。 二次受力影响计算 考虑二次受力影响时，加固前在初始弯矩 作用下，截面受拉边缘混凝土的初始应变 应按下列公式计算： 受剪加固 对钢筋混凝土梁进行受剪加固时，应按下列公式进行斜截面受剪承载力计算： 对钢筋混凝土柱进行受剪加固时，应按下列