结构加固碳纤维施工方法

结构碳纤维加固技术施工工法
1　前言

　　碳纤维布加固修补结构技术是一种新型的结构加固技术，它是利用树脂类粘结材料将碳纤维布粘贴于混凝土表面，以达到对结构及构件加固补强的目的。碳纤维材料(CFRP)用于混凝土结构加固修补的研究始于80年代美、日等发达国家，我国起步很晚，国家工业建筑诊断与改造工程技术研究中心引进开发了此项目，并在全国建筑加固与鉴定第四届学术会议上获奖。

2　特点

2.1　高强高效，适用面广，质量易保证。

2.2　施工便捷，工效高，没有湿作业，不需现场固定设施，施工占用场地少。

2.3　耐腐蚀及耐久性能极佳。

2.4　加固修补后，基本不增加原结构自重及原构件尺寸。

3　适用范围

3.1　适用于各种结构类型、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。

3.2　基层混凝土的强度等级不低于C15。

4　工艺原理

　　加固机理是将碳纤维布采用高性能的环氧类粘结剂粘结于混凝土构件的表面，利用碳纤维材料良好的抗拉强度达到增强构件承载能力及刚度的目的。

5　工艺流程及操作要求

　　工艺流程为卸荷→基底处理→涂底胶→找平→粘贴→保护。

5.1　卸荷

　　加固前应对所加固的构件尽可能卸荷。

5.2　基底处理

5.2.1　混凝土表层出现剥落、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。

5.2.2　裂缝部位应首先进行封闭处理。

5.2.3　用混凝土角磨机、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，转角粘贴处要进行倒角处理并打磨成圆弧状(R≥10mm)。

5.2.4　用吹风机将混凝土表面清理干净，并保持干燥。

5.3　涂底胶(FP胶)

5.3.1　按主剂∶固化剂=2∶1的比例将主剂与固化剂先后置于容器中，用弹簧秤计量，电动搅拌器均匀搅拌，根据现场实际气温决定用量并严格控制使用时间。一般情况下1h内用完。

5.3.2　用滚筒刷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。一般固化时间为2～3d。

5.4　找平

5.4.1　混凝土表面凹陷部位应用FE胶填平，模板接头等出现高度差的部位应用FE胶填补，尽量减小高度差。

5.4.2　转角处也应用FE胶修补成光滑的圆弧，半径不小于10mm。

5.5　粘贴

5.5.1　按设计要求的尺寸及层数裁剪碳纤维布，除非特殊要求，碳纤维布长度一般应在3m之内。

5.5.2　调配、搅拌粘贴材料FR胶(使用方法与底胶FP相同)，然后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。

5.5.3　粘贴碳纤维布，在确定所粘贴部位无误后剥去离型纸，用特制滚子反复沿纤维方向滚压，去除气泡，并使FR胶充分浸透碳纤维布。多层粘贴应重复上述步骤，待碳纤维布表面指触干燥方可进行下一层的粘贴。

5.5.4　在最后一层碳纤维布的表面均匀涂抹FR胶。

5.5.5　碳纤维布沿纤维方向的搭接长度不得小于100mm，碳纤维端部固定用横向碳纤维或粘钢固定。

5.6　保护

　　加固后的碳纤维布表面应采取抹灰或喷防火涂料进行保护。

6　材料

　　碳纤维材料(CFRP)加固修补混凝土结构所用材料主要为碳纤维材料与粘贴用树脂。


关于结构加固：
我搞加固设计和施工才两年，谈不上经验丰富或权威什么的，只是和大家交流一下一些工程经验、心得：
一.加固方法的选用：
1.碳纤维片材加固：
一般用于梁板的抗弯加固及柱的抗震加固，因为碳纤维布具有很高的抗拉强度，其强度标准值是HRB335的10倍！但当要求承载力提高幅度较大时，不宜选用此方案，因为《规范》中明确提出碳纤维加固抗弯构件时提高承载力幅度不宜超过40％；
2.粘钢加固：
一般用于梁板抗弯、抗压及抗拉加固。
3.增大截面法加固：
当荷载增加很大，以上方法无法满足要求时，可采用此方案，此方法不但提高抗弯强度，还对提高截面刚度及抗震能力有很大帮助。
4.其他如托梁换柱、预应力法详见《混凝土结构加固技术规范》CEC325：90中规定。
二.说明
1.碳纤维布的抗拉强度值虽然可达到3000MPa，但实际上，设计时必须注意《碳纤维加固规范》中第4.3.2中第三条关于碳纤维片材允许拉应变的规定，按此条规定推导，你就会发现，碳纤维布的实际抗拉强度仅为其标准值的0.667倍，即2000MPa左右。
2.粘钢加固设计时，钢板不宜选用过厚（规范规定2～6mm为宜），因为钢板的合力与粘结剂产生的粘结应力不在一条直线上，它们形成一个力偶，有使钢板产生与梁的弯曲方向相反的变形，起着剥离钢板的作用，钢板越厚，此作用越强。

粘钢加固梁破坏特征及钢板受力分析
一.破坏特征：
试验表明，粘钢加固梁破坏时，粘贴在梁底的钢板可以达到屈服强度，在适筋范围内，随着荷载的增加，加固梁在钢板和梁中原钢筋屈服后因混凝土被压碎而破坏；但也有另一种情况，梁破坏时，梁底钢板未达到屈服强度，这是由于梁的破坏是因为钢板端部与混凝土撕脱所致。这种破坏没有明显的征兆，端部钢板突然被撕脱，致使梁中原钢筋应力突增，很快进入强化阶段而脆性破坏。
二.钢板受力分析
1.粘结钢板与埋在混凝土中的钢筋相比，受力较不利，钢板的拉力仅靠单面的粘结应力来平衡；
2.钢板的合力与粘结剂产生的粘结应力不在一条直线上，它们形成一个力偶，有使钢板产生与梁的弯曲方向相反的变形，起着剥离钢板的作用；
3.粘结层处于不利的剪拉复合应力状态下工作；
4.钢板端部缺少与混凝土的锚固措施；
5.钢板的应力滞后现象：钢板在以后的受力过程中存在着应力滞后现象，因为一般是在不卸载的情况下加固，原钢筋已有一定的应力存在，而所粘的钢板仅在加荷载后才产生应力，因此当原钢筋屈服时钢板往往未屈服，而当钢板屈服时加固梁的挠度及裂缝会发展很快。

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