碳纤维修复补强混凝土结构施工方法

1、碳纤维修复补强混凝土结构施工方法近年来,结构修复、补强技术广泛应用于桥梁、隧道以及工业民用建筑 中的钢筋砼梁、板、柱及剪力墙结构。特别是采用碳纤维修复补强技 术时更获得具大成功 ,其产品性能优异 ,操作简单 ,安全可靠 ,与传统方法 相比较 ,有更大的经济效益、社会效益和环境效益。某工程框架柱的加 固补强 ,采用该项技术 ,取得了良好效果。一、特点1、碳纤维片材轻质高强 :其抗拉强度比普通钢材高 810 倍,将它用粘结 树脂与结构粘贴后形成一体 ,能可靠地与钢筋混凝土共同工作,有优异的补强效果 ,而结构自重的增加几乎可以忽略。2、抗腐蚀 :碳纤维能有效地防护构件的混凝土和钢筋免职受酸、 碱、盐

2、、 水等介质的腐蚀。3、耐老化 :碳纤维与胶结构本身及经其补强的构件可以长期承受紫外线、 核幅射;长期在-5480C下使用，强度不会降低；经加速暴露老化试验验 证可历时 40 年性能不变 ;且在表面涂装后 ,耐用性更加突出。4、保持结构原状 ,外形美观 :碳纤维片材便于随构件原形贴附 ,基本不改 变构件断面尺寸 ,贴片后表面可以涂刷、粘贴饰面材料、防火材料。5、施工简便、快捷 :采用传统的加固补强方法 ,如包混凝土法、粘钢法均需进行大量剔凿、植筋、焊接、浇混凝土作业,碳纤维片材施工却不需要。因此 ,它对施工空间要求很低 ,便于狭窄空间作业 ,施工快捷 ,对生 产、使用的干扰很小。二、工艺原理碳

3、纤维片材是用抗拉强度极高的碳纤维丝 “拉拔”成型,单向排列 ,并经环 氧树脂预浸而成的结构增强复合材料。将它用粘结树脂作为粘结剂,沿受力方向或垂直于裂缝方向粘贴在受损构件表面 ,粘结剂作为它们之间 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 ,能有效地提高强度、 刚度、抗裂性和延性。 整个工艺的关键在于碳纤维片材粘结的紧密、牢固 ,保证与原结构形成 整体,能够共同工作。三、适用范围 碳纤维片材修复、补强、加固适用于隧道、桥梁及各类工业民用建筑 中钢筋混凝土梁、板、柱、剪力墙结构、涵洞、衬砌、钢筋混凝土烟 囱、筒仓、水池、罐体等 ,由于设计、施工、使

4、用、老化或某种浸蚀、 灾害造成的损坏 ,以及因超载所致的承载力不足。四、主要材料1、碳纤维片材的规格及性能 （表略 ）。2、底层涂料的规格及性能 （表略 ）。3、环氧腻子的规格及性能 （表略 ）。4、浸渍树脂的规格及性能 （表略 ）。五、主要工、机具1、画线工具 :墨斗、卷尺、水平议、铅锤 ;2、切削工具 :角向砂轮、锤子、凿子、钻、錾子3、碳纤维片切割工具 :卷尺、钢直尺、壁纸刀 ;4、调和涂刷工具 :台秤、搅拌容器、橡胶抹子、滚筒刷子、油漆刷、搅 拌器、托灰板 ;5、工具:罗拉（专用工具 ）、橡胶刮板、塑料刮板 ;6、安全用具 :安全帽、安全带、防护眼镜、橡胶手套、口罩 ;7、施工管理用器

5、具 :R 量尺、温湿度计 ;8、其它 :空压机、通风设备、养护复合材料、棉纱。六、施工工艺1.工艺流程2.操作要点2.1 混凝土基底处理2.1.1 将混凝土构件表面的残缺、 破损部分清除干净达到结构密实部位。2.1.2检查外露钢筋是否锈蚀 ,如有锈蚀 ,进行必要处理。2.1 对经过剔凿、清理和露筋的构件残缺部分 ,进行修补、复原。2.1.4裂缝修补儀宽小于0.20mm的裂缝用环氧树脂进行表面涂抹封闭 大于 0.20mm 的裂缝用环氧树脂灌缝。2.1.5 将构件表面凸出部分 （混凝土构件交接部位、模板的段差 ）打磨平 整,修复后的段差要尽量平顺。2.1.6棱角部位，用磨光机磨圆角，圆角半径30m

6、m2.1.7对清洗过的混凝土构件进行围挡 ,并让其充分干燥。2.2刷底层涂料2.2.1 把底层涂料的主剂和固化剂按规定比例称量准确后放入容器,用搅拌器搅拌均匀 ,一次调和量应以要使用时间内用完为准。2.2.2 在底层涂料中严禁加溶剂 ,含有溶剂的毛刷或用溶剂弄湿了的滚 筒不得使用。2.2.3 用滚筒刷均匀地涂抹底层涂料。224涂料指触时间因气温不同，一般在3h到24h之间变化。2.2.5 底层涂料固化后 ,在表面上有凸起部分时 ,要用砂纸磨光。2.2.6根据施工部位的温度、湿度选择适当的底层涂料，在气温底于5C , 相对湿度RH>85%混凝土表面含水率>8%,有结露

7、可能而无有效措 施时,不得施工。2.3构件表面的残缺修补2.3.1 构件表面凹陷部位应用环氧腻子填平 ,修复至表面平整。 2.3.2接槎部位要用环氧腻子填补 ,使之平顺。 在残缺修补中使用环氧树 脂时要在气温5C以上,相对湿度RH<85%的条件下施工。腻子刮平 后,表面仍存在的凹凸糙纹 ,应再用砂纸打磨平整。2 .4贴碳纤维片材2.4.1确认粘贴表面干燥.气温在5C以下，相对湿度RH>85%时不得施 工。2.4.2 碳纤维应用钢直尺与壁纸刀按规定尺寸进行切断 ,每段长度一般 不超过 6m 为宜,若要使用更长的片材时 ,除精心防止弯折外 ,对脱泡、 渗 浸过程必须加倍

8、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使用量为准243碳纤维的纵向接头必须搭接10cm以上，且该部位应多涂粘结树脂, 碳纤维横向不需要搭接。2.4.4 粘结树脂的主剂与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和完为准。2.4.5 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 ,400500g/m2300g/m2 的碳纤维片 ,500600g/m22.4.6 贴片时,在碳纤维片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片上滚压多次 ,使树脂

9、渗浸入碳纤维中。2.4.7碳纤维片施工 30min 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 的碳纤维片 ,200100g/m2300g/m2 的碳纤维片 ,300200g/m22.4.8 进行空鼓检查 ,并进行处理。2.4.9 如需粘贴多层碳纤维 ,重复以上步骤。2.4.10.如碳纤维片施工不符合质量标准 ,则需进行相应处理。其中空鼓 处理方法如下 :注入粘结树脂法 :在大纤维片上打开两个以上的小孔,使用注射器注入粘结树脂 （或低粘度型树脂 ）。割刀切入填充树脂补修法 :沿纤维方向切入 23刀,用橡胶刮板、 毛刷沾 上适量树脂 ,填进割开的缝内。补丁修补

10、法 :当贴片完全固化后 ,且无法用割刀切开或注入树脂时;或出现褶皱和松弛时 ,应采用此方法割去不良部分 ,重新粘贴碳纤维片。2.5 养护2.5.1 粘贴碳纤维片后 ,需自然养护 24h 达到初期固化 ,应保证固化期间 不受干扰。2.5.2 在每道工序以后树脂固化之之前,宜用塑料薄膜等遮挡以防止风沙或雨水侵袭。2.5.3当树脂固化期间存在气温降低到5C以下的可能时，可采用低温固化树脂,或采取有效的升温措施。2.5.4碳纤维片材粘贴后达到设计强度所需自然养护的时间 :平均气温在10C以下时，需2周；平均气温在1020C之间，需12周；平均气温在20C以上时，需1周；在此之间应防止贴片受到硬性冲击。

11、2.6 涂装2.6.1 若加固补强构件需要防火时 ,可在树脂固化后按业主要求涂刷耐 火涂层。2.6.2 对加固补强构件有外观要求时,可在补强后涂刷所需色彩和质量的涂层。2.6.3 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。2.6.4 对新材料新工艺的涂装 ,事前要做好充分研究 ,必要时应进行试验 确认后方可正式使用。七施工管理与劳动组织1 施工管理1.1项目管理 :负责根据加固补强设计文件制定施工组织设计 ,按计划负责人力、材料、机具和资金等准 备,组织施工并对工程质量、进度、安全、物资供应、生活安排、工程 的交工验收及结算全面负责。1.2 技术管理 :负责为加固补强

12、设计和技术组织措施的实现 ,做好技术交 底、贯彻施工规程与质量标准等工作 ,为工序检查和隐蔽工程验收确认 把关,处理施工中发生的变更和其他技术问题。1.3 作业管理 :按操作工序划分作业组 ,分别负责加固补强的构件打磨、 涂刷树脂、缺陷修补、裂缝封闭、贴片、养护等操作过程。八质量要求1 所有进场材料 , 包括碳纤维片材和胶结材料 , 符合质量标准 , 并具有出 厂产品合格证 ,符合本工程加固补强设计要求 ,适合现场温度、 湿度条件 的材料。2 碳纤维片粘贴的质量检查标准 :2.1 下涂与上涂渗入碳纤维束良好。对裂缝必须处理：缝宽<0.20mm的用环氧树脂涂抹封闭,缝宽>0.20mm 用环氧树脂灌缝。2.2碳纤维片材粘结密实。2.3对于直径在1030mm以下的空鼓，每平方米少于10个为合格若每 平方米在10个以上，则认为不合格，需进行修补；对于直径在30mm以下 的空鼓,只要出现即认为不合格 ,需要进行修补。2.4顺纤维方向搭接长度不小于10cm。各层之间的搭接部位不得位于同一条直线上 ,层间必须错开至少 50cm。2.5 碳纤维片材规格、贴片位