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碳纖維加固范文第1篇

關(guān)鍵詞：碳纖維；加固；粘貼；橋梁結(jié)構(gòu)；補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)

中圖分類號：TQ342+.742 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

自上世紀(jì)七十年代末初期，歐洲進(jìn)行纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（FRP）在土木工程應(yīng)用研究以來，具有極好的比強(qiáng)度和比剛度、優(yōu)秀耐腐蝕性的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料已廣泛用于混凝土結(jié)構(gòu)的粘貼加固工程，形成了纖維增強(qiáng)復(fù)合材料補(bǔ)強(qiáng)加固已有混凝土橋梁的新技術(shù)，其中碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（CFRP）應(yīng)用更多?；炷翗蛄航Y(jié)構(gòu)的粘貼碳纖維板技術(shù)在加固中具有不中斷交通，且工期短，人工少的優(yōu)點。所以擴(kuò)展該項技術(shù)開展了配有大偏心CFRP體外束預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋體系應(yīng)用研究，是本世紀(jì)新型橋梁建設(shè)方向之一。

1 碳纖維材料的基本特性

碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料補(bǔ)強(qiáng)加固所采用的基本材料是高強(qiáng)度或高彈性模量的連續(xù)碳纖維，單向排列成束，用環(huán)氧樹脂浸漬固化的碳纖維板或未經(jīng)樹脂浸漬固化的碳纖維布，統(tǒng)稱碳纖維片材。將片材用專門配制的粘貼樹脂或浸漬樹脂粘貼在橋梁混凝土構(gòu)件需補(bǔ)強(qiáng)加固部位表面，樹脂固化后與原構(gòu)件形成新的受力復(fù)合體，共同工作。

1.1 碳纖維片材

片材碳纖維材料的拉伸強(qiáng)度在（2400～3400）MPa之間，與普通碳素鋼板拉伸強(qiáng)度為240MPa相比，片材的拉伸強(qiáng)度很高。

片材碳纖維材料的彈性模量依片材力學(xué)性能不同，碳纖維片材依力學(xué)性能分成高模量、高強(qiáng)度和中等模量三類。高模量碳纖維片材的彈性模量較高，但其伸長率較低。

相比之下，碳纖維片材的單位重比鋼材低許多，說明碳纖維片材較輕。碳纖維的化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，本身不會受酸堿鹽及各類化學(xué)介質(zhì)的腐蝕，有良好的耐寒和耐熱性。

1.2 配套樹脂類粘結(jié)材料

混凝土結(jié)構(gòu)加固修補(bǔ)配套樹脂系統(tǒng)包括底層涂料，用于滲透過混凝土表面，促進(jìn)粘結(jié)并形成長期持久界面的基礎(chǔ)；油灰，用于填充整個表面空隙并形成平整表面以便使用碳纖維片材；浸漬樹脂或粘結(jié)樹脂，前者用于碳纖維布粘貼，后者用于碳纖維板粘貼。

浸漬樹脂或粘貼樹脂是將碳纖維片粘附于混凝土構(gòu)件表面并與之緊密地結(jié)合在一起形成整體共同工作的關(guān)鍵，因此，樹脂同混凝土的粘貼強(qiáng)度大于混凝土的拉伸強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度。

就公路混凝土橋梁用碳纖維片材加固技術(shù)而言，環(huán)氧樹脂在不同施工環(huán)境溫度下固化性能有十分重要的意義，因為這涉及到粘貼工作質(zhì)量與如何盡量減少橋上正常交通中斷時間緊密相關(guān)。采用專配的環(huán)氧樹脂材料，在混凝土施工表面溫度（10～40）攝氏度時，粘貼環(huán)氧樹脂固化時間約15小時以上，但粘貼后就可以使用的時間為45分鐘以上，專配的環(huán)氧樹脂材料的這一性能是完全適合混凝土橋梁的加固工作。

2 碳纖維加固補(bǔ)強(qiáng)的施工工藝

2.1 根據(jù)設(shè)計確定粘貼碳纖維的范圍進(jìn)行基底處理

2.1.1 將砼構(gòu)件表面的殘缺、破損及碳化層部分清除干凈，達(dá)到結(jié)構(gòu)密實部位。檢查外露鋼筋是否有銹蝕，并進(jìn)行必要的處理。對經(jīng)過剔鑿、清理和露筋的構(gòu)件殘缺部分進(jìn)行修補(bǔ)復(fù)原。

2.1.2 裂縫修補(bǔ)?？p寬小于0.2mm的裂縫，用環(huán)氧樹脂進(jìn)行表面涂刷密封；大于0.2mm的裂縫用環(huán)氧樹脂灌縫。

2.1.3 將構(gòu)件表面凸出部分（模板的段差等）打磨平整，修復(fù)后的段差盡量平順。用磨光機(jī)把棱角磨成半徑大于30mm的圓角。

2.1.4 清洗打磨過的構(gòu)件表面，并使其充分干燥。

2.2 底層涂刷（底層涂料具有較強(qiáng)的滲透性，可滲入砼表面內(nèi)）

2.2.1 把底層涂料的主劑和固化劑按規(guī)定比例稱量準(zhǔn)確后放人容器內(nèi)，用攪拌器拌均勻，一次調(diào)和量應(yīng)在可使用時間內(nèi)用完為準(zhǔn)。

2.2.2 用滾筒刷均勻的涂刷底層涂料。

2.2.3 底層涂料固化后，表面有凸起部分時要用砂紙磨光。

2.2.4 注意在氣溫小于5C，相對濕度大于85，砼表面含水率在8以上，有結(jié)露可能而無可靠保證措施時，均不得施工。

2.3 環(huán)氧膩子對構(gòu)件表面殘缺的修補(bǔ)

2.3.1 構(gòu)件表面凹陷部位應(yīng)用環(huán)氧膩子填平，修復(fù)至表面平整。

2.3.2 內(nèi)角（段差、起拱等）要用環(huán)氧膩子填補(bǔ)使之平順。

2.4 貼碳纖維片。

2.4.1 為了防止碳纖維受損，在碳纖維片運(yùn)輸、儲存、裁切和粘貼過程中，嚴(yán)禁受彎折。貼片前應(yīng)用鋼直尺與壁紙刀按規(guī)定尺寸切斷纖維片，每段長度一般不超過6rn。

2.4.2 碳纖維接頭必須搭接10cm以上，橫向不需搭接。

2.4.3 按規(guī)定比例摻配樹脂主劑和固化劑，用滾筒刷均勻地涂刷黏結(jié)樹脂，稱為下涂。

2.4.4 貼片時，在碳纖維片和樹脂之間盡量不要有空氣，可用羅拉沿著纖維方向在碳纖維片上對此滾壓，使樹脂滲入碳纖維中。

2.5 養(yǎng)護(hù)

粘貼碳纖維片后，需自然養(yǎng)護(hù)24h達(dá)到初期固化，并保證固化期間不受干擾。

2.6 涂裝

根據(jù)需要可在樹脂固化后加固補(bǔ)強(qiáng)構(gòu)件表面，涂刷耐火涂層和色彩。

3 碳纖維（片材）加固處理要點

在進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固處理前，先對梁板采取有效地卸載和支頂措施，然后按以下施工工序進(jìn)行加固施工。

3.1 破損面混凝土表面處理：清除被加固構(gòu)件表面的剝落、疏松、蜂窩、腐蝕等劣化混凝土，露出混凝土結(jié)構(gòu)層。

3.2 按設(shè)計要求對破損面鋼筋處理后用M45的環(huán)氧樹脂砂漿進(jìn)行灌縫或封閉處理，并保證鋼筋保護(hù)層厚度不小于15mm，利用打磨機(jī)將其表面打磨平整，并用鋼刷將其表面的粉塵、油污等不潔物清除干凈，使構(gòu)件加固表面平整、干燥無粉塵。另外，如碳纖維需沿基纖維方向繞構(gòu)件轉(zhuǎn)角處粘貼時，轉(zhuǎn)角粘貼處要進(jìn)行倒角處理并打磨成圓弧狀，圓弧半徑不應(yīng)小于20mm。

3.3 涂刷底層樹脂：用專用滾筒刷將底層樹脂均勻涂抹于混凝土表面，待樹脂表面指觸干燥時即進(jìn)行下一道工序施工。

3.4 找平處理：表面凹陷部位用找平材料填補(bǔ)平整，且不應(yīng)有菱角。

3.5 粘貼碳纖維片材：將配制好的浸漬樹脂均勻涂抹于所要粘貼的部位，并用橡膠滾筒沿纖維方向多次滾壓，擠除氣泡，使浸漬樹脂充分浸透碳纖維布，滾壓時不得損傷碳纖維布。多層粘貼重復(fù)上述步驟，待纖維表面接觸干燥時即可進(jìn)行下一層的粘貼。如超過60min，則應(yīng)等12h后，再行涂刷粘結(jié)劑粘貼下一層。

3.6 在最后一層的碳纖維布的表面均勻涂抹浸漬樹脂。

4 對碳纖維加固補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)的展望

碳纖維用于砼結(jié)構(gòu)的修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)雖然時間不長，但發(fā)展很快，其主要原因在于碳纖維片加固存在較多優(yōu)點：

4.1 施工簡便迅速，無需模板、夾具、支撐等。

4.2 不增加結(jié)構(gòu)重量，碳纖維片重量200g/m～300g/m，設(shè)計厚度0.111mm～0.167mm，加上環(huán)氧樹脂的重量也很輕，對結(jié)構(gòu)自重影響可忽略不計。

4.3 能適應(yīng)各種結(jié)構(gòu)外形的補(bǔ)強(qiáng)。

4.4 可以多層粘貼?？筛鶕?jù)設(shè)計要求，在一個部位重疊粘貼。

隨著我國高等級公路的迅速發(fā)展，高速公路橋梁通車?yán)锍桃苍诓粩嘣鲩L，橋梁由于各種原因造成承載力降低、混凝土強(qiáng)度降低或需要提高抗震能力和修補(bǔ)橋梁裂縫，都可以應(yīng)用碳纖維布補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)。

碳纖維加固范文第2篇

關(guān)鍵詞：改造工程；碳纖維加固技術(shù)；用途

Abstract: carbon fiber reinforcement technology is a new type of structure strengthening technology, as is with high efficiency, wide applicable range, advantages of highlights, carbon fiber reinforcement technology is finding wider and wider application in the reconstruction project. Carbon fiber reinforcement technology is in the 1980 s the rise of a new reinforcement technique, in countries such as Japan and South Korea, Europe and the United States to get rapid development and application of our country about using this technique since 1998. This paper expounds the characteristics of carbon fiber reinforcement technology and its application in project, in order for the application of carbon fiber reinforcement technology in the reconstruction project for reference.

Key words: renovation project; Carbon fiber reinforcement technology; use

中圖分類號： [TU761.6] 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-2104（2013）

碳纖維加固技術(shù)的特點

碳纖維加固技術(shù)是用環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑將碳纖維布沿受拉方向或垂直裂縫方向粘貼在待補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)上，使貼片與原有結(jié)構(gòu)構(gòu)件共同受力，從而提高結(jié)構(gòu)的抗彎、抗剪能力。碳纖維加固包括碳纖維布、板加固兩種。碳纖維加固具有諸多特性：一是抗拉強(qiáng)度高，在加固修補(bǔ)結(jié)構(gòu)構(gòu)件時可以提高其承載力，改善其受力性能。二碳纖維布自身重量輕，基本不增加結(jié)構(gòu)自重及截面尺寸。三使用碳纖維加固后能大大提高結(jié)構(gòu)的耐腐蝕性及耐久性。四施工方便快捷、省力節(jié)時、施工質(zhì)量易于保證。五碳纖維加固為柔性加固，不影響原主體結(jié)構(gòu)的剛度，不用考慮整體結(jié)構(gòu)的應(yīng)力重分布，只需對局部構(gòu)件進(jìn)行加固修復(fù)。

碳纖維加固技術(shù)的優(yōu)勢及其注意事項

1. 碳纖維加固技術(shù)的優(yōu)勢

碳纖維加固技術(shù)與傳統(tǒng)的加固方法加大混凝土截面或粘鋼混凝土補(bǔ)強(qiáng)相比具有如下優(yōu)越性：第一適用范圍廣，可用于不同類型的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件，如板、梁、柱、墻、節(jié)點等；可用于不同的受力形式加固，如抗彎和抗剪的加固，受壓構(gòu)件如柱子也可以通過環(huán)包的形式提高混凝土的約束，從而其抗壓強(qiáng)度；可用于不同類型的結(jié)構(gòu)如混凝土構(gòu)件、鋼結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)。第二綜合造價低，碳纖維盡管材料單價較貴，但由于材料用量少、工期短、用工數(shù)量少，故總投資成本仍比較低。第三加固效率高和應(yīng)用時間長，施工時間短并且不需要大型的機(jī)械器具，施工工效比其它加固方法高，同時碳纖維布的材質(zhì)耐腐蝕，故能長期使用，這對處于侵蝕性環(huán)境中的結(jié)構(gòu)耐久性十分有利。第四施工速度快和施工干擾小，小型的施工機(jī)械，操作起來簡單；其施工占用場地少，且基本不增加既有結(jié)構(gòu)的截面, 故對原有房屋使用妨礙最小。

2. 碳纖維加固技術(shù)的注意事項

采用粘貼碳纖維片材進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固時，應(yīng)采取措施卸除或大部分卸除作用在結(jié)構(gòu)上的活荷載。碳纖維加固不適用于素混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件，包括縱向受力鋼筋配筋率低于國家現(xiàn)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范規(guī)定的最小配筋率；且其加固的混凝土結(jié)構(gòu)長期使用的環(huán)境溫度不應(yīng)高于60°C。

三、碳纖維加固在改造工程中的應(yīng)用及實例

在我國，碳纖維加固技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域比較廣泛，隨著加固工程的逐漸增多，新版混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范的3.7章特定明確了即有結(jié)構(gòu)的設(shè)計原則。

（一）我國國情對碳纖維加固技術(shù)的需要

我國建國后修建的大批房屋已接近設(shè)計基準(zhǔn)期，且由于以往的規(guī)范對建筑的結(jié)構(gòu)耐久性重視不夠，使許多建筑“未老先衰”，必須對其采取有效措施，對結(jié)構(gòu)進(jìn)行修復(fù)加固。

（二）建筑設(shè)施對碳纖維加固技術(shù)的需要

近年來隨著建筑使用功能日異復(fù)雜，一些建筑的原設(shè)計用途滿足不了新業(yè)主的要求，結(jié)構(gòu)的實際使用活荷載會比原設(shè)計大，這時結(jié)構(gòu)就必須進(jìn)行局部加固才能滿足規(guī)范要求。

（三）抗震加固實驗解讀碳纖維加固技術(shù)的修復(fù)功能

隨著我國對抗震要求的逐漸提高，一些舊建筑滿足不了新的抗震設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，國家規(guī)定的一些重要建筑（如中小學(xué)校）需加固補(bǔ)強(qiáng)。對碳纖維加固技術(shù)的加固和修復(fù)的實操過程和效果解讀，可以用一個抗震加固的實驗來說明。用碳纖維材料包裹鋼筋混凝土柱，使纖維方向與柱軸線相垂直，可以有效提高柱的延性和承載力，增加其抗震耗能能力。另外，剪力墻作為主要抗側(cè)力構(gòu)件，其破壞形態(tài)主要是受彎延性破壞或受剪脆性破壞。用碳纖維來加固剪力墻，只要方法適當(dāng)，也可顯著提高其延性和承載力。因此，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗震加固是碳纖維材料應(yīng)用的一個有效領(lǐng)域。

（四）應(yīng)用及實例

近年來，我國碳纖維加固技術(shù)的應(yīng)用主要集中于工業(yè)和民用建筑，而且在北京、上海、天津、江蘇等地應(yīng)用較多。對其加固修復(fù)的效果，有諸多實例來說明。在廈門安養(yǎng)中心立面改造工程中就使用了碳纖維布加固；其由于立面變化，外墻荷載增加較多，導(dǎo)致許多框架梁配筋不足，現(xiàn)取一跨JWKL6示意，其左端支座原計算配筋值為6cm²實配3φ16（三級鋼），增加荷載后計算得出配筋值為10cm²，支座彎矩設(shè)計值為160KN/M²,已有梁配筋已經(jīng)不能滿足規(guī)范要求，需進(jìn)行加固。根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范的9.2.3條，考慮二次受力影響，可以計算得出梁支座需粘兩層碳纖維布，其厚度為0.167mm。加固圖表示如下圖：

四、碳纖維加固存在的缺點

碳纖維加固技術(shù)的雖然廣泛應(yīng)用，但其自身還存在了一些不足，主要如下1：用碳纖維進(jìn)行加固時，由于碳纖維本身屬預(yù)柔性材料，需要通過結(jié)構(gòu)膠與被加固結(jié)構(gòu)粘結(jié)，要求被加固結(jié)構(gòu)構(gòu)件混凝土強(qiáng)度等級不得低于C15，才有可能發(fā)揮碳纖維的加固效果，且混凝土表面處理要求比較嚴(yán)格。2：僅能提高梁的受拉、受剪承載力，受壓不能提高，當(dāng)梁受壓區(qū)高度不足時，不能加固。3：防火性能較差，僅靠外面的砂漿保護(hù)層防火。4：對施工人員的要求較高，施工時均要求專業(yè)施工隊伍。5：沒有相應(yīng)的比較成熟的計算軟件，設(shè)計人員設(shè)計比較麻煩。

碳纖維加固范文第3篇

【關(guān)鍵詞】碳纖維 加固技術(shù) 工程建筑

[ Abstract ] introduced the carbon fiber sheet in architectural engineering repair, reinforcement of the application and reinforcement construction technology. The number of columns with carbon fiber sheet reinforced building components of the advantages, discusses in detail the carbon fiber material for various structural types, various structural parts such as beams, plates, columns, roof, chimney, bridge, shell, shell, the reinforcing methods and the corresponding norms. These are related to the engineering and technical personnel from the certain reference significance.

[ Key words ] carbon fiber reinforcement technology engineering construction

中圖分類號：TU74文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A

在建筑工程中，由于各種原因，經(jīng)常需要對已有建筑物進(jìn)行維修、加固。實踐證明，應(yīng)用碳纖維材料對混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固，是一種有較高技術(shù)含量的、全新的建筑結(jié)構(gòu)加固方法。碳纖維具有強(qiáng)度高、自重輕、施工方便、快捷、應(yīng)用廣泛等優(yōu)良性能，因而利用碳纖維布加固鋼筋混凝土構(gòu)件以提高承載力及延長壽命是目前比較流行的方法，在建筑業(yè)中有著廣泛的發(fā)展前景。1.碳纖維加固結(jié)構(gòu)構(gòu)件技術(shù)原理 外貼纖維增強(qiáng)復(fù)合材料加固混凝土技術(shù)是通過在混凝土結(jié)構(gòu)外部粘貼纖維增強(qiáng)復(fù)合材料片材，通過二者協(xié)同受力，達(dá)到加固目的。碳纖維材料具有高強(qiáng)度、高彈性模量、重量輕及耐腐蝕性好等特點，其抗拉強(qiáng)度是普通鋼筋的十倍左右，彈性模量略高于普通鋼筋的彈性模量。加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)所有碳纖維材料主要為兩種：碳纖維材料與配套樹脂。其中碳纖維的抗拉強(qiáng)度為建筑鋼材的十倍，而彈性模量與鋼材相當(dāng)，某些（如高彈性）碳纖維的彈性模量甚至在鋼材的兩倍以上，且施工性能與耐久性良好，是一種很好的加固修復(fù)材料；配套樹脂則包括底層樹脂、找平樹脂及粘結(jié)樹脂，前兩者的作用是為了提高碳纖維的粘結(jié)質(zhì)量，而后者的作用則是使碳纖維與混凝土能夠形成一個復(fù)合性整體，并且共同工作，提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗彎、抗剪承載力，達(dá)到對結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行加固、補(bǔ)強(qiáng)的目的。

2.采用碳纖維片材加固具有的優(yōu)點

采用碳纖維布加固結(jié)構(gòu)具有高強(qiáng)高效的優(yōu)點。由于碳纖維材料優(yōu)異的物理力學(xué)性能，在加固修補(bǔ)混凝土結(jié)構(gòu)中可以提高混凝土結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的承載力和延展性，改善其受力性能，達(dá)到高效加固修補(bǔ)的目的。施工便捷，工效高，無濕作業(yè)，不需大型施工機(jī)具，施工占用場地少。根據(jù)有關(guān)統(tǒng)計資料，同為粘貼加固工法，粘貼碳纖維材料是粘貼鋼板施工工效的4-8倍。具有極佳的耐腐蝕性能及耐久性。試驗表明，碳纖維材料加固混凝土結(jié)構(gòu)有良好的耐腐蝕性和耐久性，可以抗御建筑物經(jīng)常遇到的酸、堿、鹽對結(jié)構(gòu)物的腐蝕。適用面廣。粘貼碳纖維材料加固修補(bǔ)混凝土結(jié)構(gòu)可廣泛適用于各種結(jié)構(gòu)類型、各種結(jié)構(gòu)形狀的加固修補(bǔ)，且不改變結(jié)構(gòu)形狀，這是目前任何一種結(jié)構(gòu)加固方法所不可比擬的。尤其重要的是，對于一些大型橋梁橋墩、橋梁、橋板以及隧道、大型筒體及殼體結(jié)構(gòu)工程等，采用舊的加固手段幾乎無法實施，而采用該項加固技術(shù)都能順利解決，施工質(zhì)量易保證。由于碳纖維材料是柔性的，即使被加固的結(jié)構(gòu)表面不是非常平整也基本可以達(dá)到100％的有效粘貼率，而粘貼鋼板則很難達(dá)到100％的有效粘貼面，相應(yīng)的驗收標(biāo)準(zhǔn)也只要求其達(dá)到70％就可以了。碳纖維材料質(zhì)量輕且薄，粘貼后每平方米重量不到1.0kg，粘貼一層的厚度僅1.0mm左右，加固修補(bǔ)后基本不增加原結(jié)構(gòu)自重及原構(gòu)件尺寸。下圖為碳纖維材料加固的結(jié)構(gòu)表面。

3.碳纖維材料在結(jié)構(gòu)加固方面的運(yùn)用

3.1碳纖維材料結(jié)構(gòu)加固適用范圍

碳纖維材料適用于各種結(jié)構(gòu)類型、各種結(jié)構(gòu)部位的加固修補(bǔ)，如梁、板、柱、屋架、橋墩、橋梁、煙囪、筒體、殼體等結(jié)構(gòu)；另外，磚砌體的某些力學(xué)性能也可以用碳纖維進(jìn)行加固。具體說來可以但不限制于：利用碳纖維加固公路橋敦結(jié)構(gòu)、對既有鋼筋混凝土煙囪的加固；構(gòu)件抗彎加固、梁柱構(gòu)件的抗剪加固、混凝土柱子牛腿斷裂加固、砌體的抗震加固、承載力不足加固、樓宇增層加固、框架柱軸壓比超限加固、樓板開裂加固、剪力墻開洞加固、樓面荷載增大加固、橋梁斷裂、舊橋大修加固和水塔加固等等。

3.2碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)范

3.2.1采用粘貼碳纖維片材加固混凝土結(jié)構(gòu)時，應(yīng)通過配套粘結(jié)材料將碳纖維片材粘貼在一起，使碳纖維片材承受拉力，并與混凝土變形協(xié)調(diào)，共同受力。

3.2.2采用粘貼碳纖維片材加固修復(fù)的混凝土結(jié)構(gòu)，長期使用環(huán)境溫度不應(yīng)高于60℃.。對處于特殊環(huán)境(腐蝕、放射、高溫等)下的混凝土結(jié)構(gòu)采用碳纖維片材進(jìn)行加固修復(fù)時，還應(yīng)遵守相應(yīng)的國家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的規(guī)定，并應(yīng)采取相應(yīng)的防護(hù)措施。

3.2.3采用粘貼碳纖維片材加固混凝土結(jié)構(gòu)時，應(yīng)按國家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)采用以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計法進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)計算和正常使用極限狀態(tài)驗算；鋼筋和混凝土材料，根據(jù)檢測得到的實際強(qiáng)度，按國家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)確定其相應(yīng)的材料強(qiáng)度設(shè)計指標(biāo)。

3.3采用碳纖維片材對混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行加固的方式和要求

3.3.1在梁、板構(gòu)件的受拉區(qū)粘貼碳纖維片材進(jìn)行受彎加固，纖維方向與加固處的受拉方向一致；

3.3.2采用封閉式粘貼、U形粘貼或側(cè)面粘貼對梁、柱構(gòu)件進(jìn)行受剪加固，纖維方向宜與構(gòu)件軸向垂直。

3.3.3采用封閉式粘貼對柱進(jìn)行抗震加固，纖維方向與柱軸向垂；當(dāng)有可靠依據(jù)時，碳纖維片材也可用采用其它形式或其它受力狀況的混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固。碳纖維片材應(yīng)根據(jù)構(gòu)件達(dá)到極限狀態(tài)時的應(yīng)變，按線彈性應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系確定其相應(yīng)的應(yīng)力；碳纖維片材應(yīng)取生產(chǎn)廠提供的不小于95%保證率的極限抗拉強(qiáng)度作為抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。

3.3.4當(dāng)采用粘貼碳纖維片材對結(jié)構(gòu)或構(gòu)件進(jìn)行加固時，應(yīng)考慮加固后對結(jié)構(gòu)中其它構(gòu)件或構(gòu)件的其它性能可能產(chǎn)生的影響。

3.3.5采用粘貼碳纖維片材進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固時，宜卸除作用在結(jié)構(gòu)上的活荷載。如不能在完全卸載條件下進(jìn)行加固，應(yīng)考慮二次受力的影響；在受彎加固和受剪加固時，被加固混凝土結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的實際混凝土強(qiáng)度等級不應(yīng)低于Cl5。采用封閉粘貼碳纖維片材加固混凝土柱時，混凝土強(qiáng)度等級不應(yīng)低于C10。

3.3.6目前在國內(nèi)工程中應(yīng)用碳纖維片材對混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行加固最多的方式是加固修復(fù)提高梁板正截面承載能力，使之滿足使用功能要求。

4.結(jié)語

隨著碳纖維加工技術(shù)的普及，我國各種應(yīng)用占碳纖維率需求比例不斷上升，從這個角度上已預(yù)示了碳纖維在工程的廣闊應(yīng)用前景，也許在未來人類社會在材料應(yīng)用上會從鋼鐵時代進(jìn)入到一個碳纖維材料廣泛應(yīng)用的時代。

碳纖維加固范文第4篇

[關(guān)鍵詞]碳纖維 、加固、施工要求

中圖分類號：TU71文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

一、引言

某煉油廠20萬噸/年氣體分餾裝置由于產(chǎn)品處理量的擴(kuò)大，有些原有的設(shè)備需要更換 ，該裝置在2008年停工檢修期間進(jìn)行擴(kuò)能改造，隨著荷載的增加，框架需要進(jìn)行核算。通過對框架的計算分析，框架滿足不了要求，決定對框架進(jìn)行加固，使加固后的框架能滿足設(shè)計要求。

二、加固方案選擇

本框架平面尺寸為29.75m X 8.7m,層高6.5m,共二層。柱距6m,跨度8.7m（見平面圖）。

通過對框架的計算分析，在地震作用下，鋼筋混凝土框架的彈性層間位移角一層為1/516,二層為1/598，《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011-2001）規(guī)定鋼筋混凝土框架的彈性層間位移角限值為1/550，彈性層間位移角限值不滿足要求?，F(xiàn)將一層KJ-2、KJ-4柱截面尺寸由400x650mm改為600x750mm,KJ-1、KJ-3柱截面尺寸不變，仍為400x650mm.二層柱截面尺寸不變，一、二層梁截面尺寸不變，再次通過對框架的計算分析，在地震作用下，彈性層間位移角限值滿足要求，一層為1/705,二層為1/602。在計算滿足要求的情況下，提供以下兩種加固方案：

方案一、（加大截面+外包鋼加固）通過對框架的計算分析，發(fā)現(xiàn)一層需提高剛度，以滿足變形的要求，二層則僅需提高承載力就可滿足要求。根據(jù)計算結(jié)果，一層柱采用加大柱截面，二層柱采用外包角鋼加固，框架梁采用加大梁截面?；A(chǔ)滿足要求，不需加固。

外包角鋼加固可以明顯提高原構(gòu)件的極限承載力，提高加固構(gòu)件的剛度和延性，對靜力加固的結(jié)構(gòu)必須考慮結(jié)構(gòu)二次受力問題。加固后的極限承載力隨著應(yīng)力歷史的增大而減小,在加固結(jié)構(gòu)設(shè)計中 須考慮應(yīng)力歷史的影響。它對加固構(gòu)件的截面尺寸和外觀影響很小，綴板與角鋼的焊接工作量大。

方案二、（加大截面+粘貼碳纖維加固）方案二是在方案一的基礎(chǔ)上將二層柱采用外包角鋼加固改為粘貼碳纖維加固，框架梁采用粘貼碳纖維加固?；A(chǔ)滿足要求，不需加固。

粘貼碳纖維布(CFRP)加固混凝土結(jié)構(gòu)能明顯提高混凝土結(jié)構(gòu)的承載力和延性，尤其對構(gòu)件的延性提高較明顯，但由于CFRP材料對構(gòu)件的承載力提高有限，按照現(xiàn)行規(guī)范的要求最多不能超過40%。碳纖維加固無焊接工作量，對混凝土的約束效果比外包鋼好,對改善混凝土柱的延性作用也比外包鋼好。

通過以上兩種方案的比較，兩種方案均可以滿足設(shè)計要求，在這種情況下，施工周期的問題就顯得比較突出，該裝置在2004年停工檢修期間進(jìn)行擴(kuò)能改造，停工時間只有25天左右，為了保證工期及各種因素的綜合考慮，決定采用方案二對框架進(jìn)行加固。

三、加固設(shè)計

（一）加大截面

加大截面加固法的最大問題就是使新舊部分混凝土整體工作，共同受力問題，而新、老混凝土的結(jié)合面是加固結(jié)構(gòu)受力時的薄弱環(huán)節(jié)。因此，從設(shè)計構(gòu)造上配置足夠的貫穿于結(jié)合面的剪切摩擦筋或錨固件將兩部分連接起來，是確保結(jié)合面能有效傳力，并使新舊兩部分混凝土整體工作的關(guān)鍵。

為了確保結(jié)合面能有效的傳力，使新老混凝土能整體工作，在設(shè)計過程中就要考慮如何把外包混凝土的封閉箍筋，通過可靠的方式與原混凝土柱聯(lián)系。要使眾多的箍筋能與原混凝土柱連接好，需要設(shè)計出可靠而簡單的連接方法。

加固時柱主筋下部植入基礎(chǔ)承臺內(nèi)，保證新增豎向結(jié)構(gòu)承受的豎向荷載能夠順利傳給基礎(chǔ)，并保證剛度的連續(xù)性，柱子縱筋采用焊接。梁柱節(jié)點處，柱加固縱向鋼筋應(yīng)貫穿樓板不截斷，如有梁阻隔時可從框架梁兩側(cè)繞過，然后采用一定的坡度收至設(shè)計位置，在框架梁上下各增加附加鋼筋滿足豎向鋼筋間距要求；不被原柱阻礙的梁加固縱筋采用通長筋，有柱阻礙則采用植筋技術(shù)植入到原柱混凝土中。

加大截面加固法技術(shù)成熟，加固效果明顯，造價較低，無需再做耐火和耐久措施，缺點是現(xiàn)場濕作業(yè)量大，由于加固鋼筋較密，增大截面法施工振搗密實成為難題，因此加固的截面不能太小，一層KJ-2、KJ-4柱截面尺寸由400x650mm改為600x750mm,KJ-1、KJ-3柱截面尺寸不變，仍為400x650mm。柱加固詳圖見圖1所示。

（二）粘貼碳纖維

碳纖維與傳統(tǒng)的加大混凝土截面或粘鋼混凝土補(bǔ)強(qiáng)相比，具有節(jié)省空間，施工簡便，不需要現(xiàn)場固定設(shè)施，施工質(zhì)量易保證，基本不增加結(jié)構(gòu)尺寸及自重，耐腐蝕、耐久性能好等特點。

將抗拉強(qiáng)度極高的碳纖維用環(huán)氧樹脂預(yù)浸成為復(fù)合增強(qiáng)材料（單向連續(xù)纖維）；用環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑沿受拉方向或垂直于裂縫方向粘貼在要補(bǔ)強(qiáng)的結(jié)構(gòu)上，形成一個新的復(fù)合體，使增強(qiáng)粘貼材料與原有鋼筋混凝同受力增大結(jié)構(gòu)的抗裂或抗剪能力，提高結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、抗裂性和延伸性。加固詳圖見圖2所示。

碳纖維的材料特性

本次加固選用碳纖維布的密度為300g/ mm2 ,厚度為0.167mm,板材厚

度為1.2mm。板 材用SIKADUR-30專用粘結(jié)劑，修補(bǔ)材用SIKADUR-174專用粘結(jié)劑，布 材用SIKADUR-330專用粘結(jié)劑。

四、施工要求

1． 混凝土表面處理

將混凝土構(gòu)件表面的殘缺、破損部分清除干凈。 對經(jīng)過剔鑿、清理和

露筋的構(gòu)件殘缺部分，進(jìn)行修補(bǔ)、復(fù)原。裂縫修補(bǔ)：縫寬小于0.2mm的裂

縫，用環(huán)氧樹脂進(jìn)行表面涂刷密封；大于0.2mm的裂縫用環(huán)氧樹脂灌縫。

修復(fù)后的構(gòu)件表面盡量平順。轉(zhuǎn)角處打磨成圓弧狀，半徑不小于20m，并清洗打磨過的構(gòu)件表面，并使其充分干燥。

2． 缺陷部位涂刷底膠

將配好的底膠（粘結(jié)劑），用涂刷均勻于缺陷部位的砼表面。

3． 構(gòu)件表面殘缺面的修補(bǔ)

用環(huán)氧膩子對構(gòu)件表面殘缺面的修補(bǔ)是十分重要的一步，要點如下：

1） 膩子主劑、固化催進(jìn)劑、固化劑按規(guī)定比例稱量準(zhǔn)確，裝入容器，用攪拌器攪拌均勻。

2）構(gòu)件表面凹陷部位用環(huán)氧膩子填平，修復(fù)至表面平整。在殘缺修補(bǔ)中使用環(huán)氧膩子時，要在氣溫-5℃以上，相對濕度小于85%的條件下施工。膩子涂刮后，表面仍存在的凹凸糙紋，應(yīng)再用砂紙打磨平整。

4． 涂刷底膠

將配好的底膠（粘結(jié)劑），用滾筒均勻涂刷于需要粘結(jié)的混凝土表面。

5． 粘貼碳纖維

粘貼碳纖維材料之前，首先應(yīng)確認(rèn)粘貼表面干燥。當(dāng)氣溫在-10℃以上，相對濕度RH>85%時，如無有效措施不得施工。碳纖維縱向接頭必須搭接20cm以上。該部位應(yīng)多涂樹脂，碳纖維橫向不需要搭接。

6． 養(yǎng)護(hù)

粘貼碳纖維材料后，需自然養(yǎng)護(hù)1-2小時達(dá)到初期固化，應(yīng)保證固化期間不受外界干擾和碰撞。并用1：2水泥砂漿抹面20厚進(jìn)行防火保護(hù)。

7.碳纖維的材料性能及粘貼的質(zhì)量檢驗標(biāo)準(zhǔn)

碳纖維的材料性能及粘貼的質(zhì)量檢驗按《碳纖維片材加固砼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（CECS146:2003）的要求進(jìn)行。

五、結(jié)語

框架從2008年施工完后，該裝置運(yùn)行至今已有5年多，總體運(yùn)行情況良好，說明此框架加固是成功的。采用碳纖維加固具有節(jié)省空間，施工簡便，不需要現(xiàn)場固定設(shè)施，施工質(zhì)量易保證，基本不增加結(jié)構(gòu)尺寸及自重，耐腐蝕、耐久性能好等特點。另外，采用該方法，可大大提高構(gòu)筑物的使用壽命。當(dāng)結(jié)構(gòu)的彈性層間位移角限值不滿足要求時，構(gòu)件的承載力提高要求超過40%時，不能單純用碳纖維進(jìn)行加固。

參考資料：

[1] CECS25:90,混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范[S]中國計劃出版社 1991

[2] CECS146:2003,碳纖維片材加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S] 中國計劃出版社 2003

[3] GB50010-2002,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S] 中國建筑工業(yè)出版社2002

碳纖維加固范文第5篇

Abstract: The research and application of the mending, strengthening and reinforcement of the bridge have drawn worldwide attention. The thesis begins with the characteristics of the carbon fiber, and discusses the application of the carbon fiber strengthening technology in the bridge construction.

關(guān)鍵詞:碳纖維;加固;橋梁;結(jié)構(gòu)

Key words: carbon fiber; strengthening; bridge; structure

中圖分類號:U445 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1006-4311(2010)04-0249-01

1碳纖維材料的基本特性

1.1碳纖維片材

片材碳纖維材料的拉伸強(qiáng)度在2400～3400MPa之間,與普通碳素鋼板拉伸強(qiáng)度為240MPa相比,片材的拉伸強(qiáng)度很高。

片材碳纖維材料的彈性模量依片材力學(xué)性能而不同,它依據(jù)力學(xué)性能分成高模量、高強(qiáng)度和中等模量3類。高模量碳纖維片材的彈性模量較高,但其伸長率較低。相比之下,碳纖維片材的單位重比鋼材低許多,說明碳纖維片材較輕。碳纖維的化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,本身不會受酸堿鹽及其他各類化學(xué)介質(zhì)的腐蝕,有著良好的耐寒和耐熱性。

1.2 配套樹脂類粘結(jié)材料

混凝土結(jié)構(gòu)加固修補(bǔ)配套樹脂系統(tǒng)包括底層涂料,用于滲透過混凝土表面,促進(jìn)粘結(jié)并形成長期持久界面的基礎(chǔ);油灰,用于填充整個表面空隙并形成平整表面以便使用碳纖維片材;浸漬樹脂或粘結(jié)樹脂,前者用于碳纖維布粘貼,后者用于碳纖維板粘貼。

浸漬樹脂或粘貼樹脂是將碳纖維片粘附于混凝土構(gòu)件表面并與之緊密地結(jié)合在一起形成整體共同工作的關(guān)鍵,因此,樹脂同混凝土的粘貼強(qiáng)度大于混凝土的拉伸強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度。

就公路混凝土橋梁用碳纖維片材加固技術(shù)而言,環(huán)氧樹脂在不同施工環(huán)境溫度下固化性能有十分重要的意義,因為這涉及到粘貼工作質(zhì)量與如何盡量減少橋上正常交通中斷時間。采用專配的環(huán)氧樹脂材料,在混凝土施工表面溫度10～40攝氏度時,粘貼環(huán)氧樹脂固化時間約15小時以上,但粘貼后就可以使用的時間為45分鐘以上,專配的環(huán)氧樹脂材料的這一性能完全適合混凝土橋梁的加固工作。

2粘貼碳纖維片材加固施工技術(shù)

2.1 面層處理

混凝土表面的劣化層,例如風(fēng)化、游離石灰、脫模劑、剝離的砂漿、粉刷層、污物等,必須用砂輪機(jī)去除并研磨。用空氣噴嘴、砂輪機(jī)與毛刷將待補(bǔ)強(qiáng)區(qū)的粉塵及松動物質(zhì)去除,用水洗凈后使其充分干燥,然后才能予以施工。

2.2 斷面修復(fù)

混凝土面層的不良部分,例如剝落、孔隙、蜂窩、腐蝕等,必須予以清除。若有鋼筋外露情形,必須先做好防蝕處理,再以強(qiáng)度相等或大于混凝土的環(huán)氧樹脂砂漿材料修補(bǔ)。裂縫以環(huán)氧樹脂灌注。裂縫或打除部分若有漏水情形時,必須做好止水、導(dǎo)水處理才能進(jìn)行施工作業(yè)。

2.3 表面修正

表面平整度凸出部分(小突起等)以切割機(jī)或砂輪機(jī)將其鏟除并使其平滑。凹陷部分(打除部分)以環(huán)氧樹脂或樹脂砂漿填補(bǔ)。轉(zhuǎn)角處需研磨至凸角R=20毫米(R-曲率半徑)以上,凹角則以樹脂砂漿填補(bǔ)。

2.4 底層涂料

氣溫在5攝氏度以下,雨天或RH>95%時,不可施工。施工范圍的溫度、濕度確認(rèn)后,選用適當(dāng)?shù)牡讓油苛?。施工現(xiàn)場空氣應(yīng)十分流通,嚴(yán)禁煙火。施工時必須要穿帶保護(hù)裝備(口罩、護(hù)目鏡及橡皮手套)。

2.5 碳纖維片材的粘貼

纖維貼片預(yù)先以剪刀、刀子依所設(shè)計的尺寸大小裁好。依使用量剪裁尺寸和長度在2米以內(nèi)最適當(dāng)。為防止保管期間的破損,裁剪數(shù)量只裁所需使用的數(shù)量。施工面底漆的干燥程度可以指觸確認(rèn)。底漆施工超過一星期以上時,應(yīng)以砂輪機(jī)磨平。

將環(huán)氧樹脂的主劑(A劑)和硬化劑(B劑)依所規(guī)定的配比放置于拌合桶中,使用電動攪拌機(jī),使其均勻地混合2分鐘以上。一次拌合量為可使用時間的施工量,超過可使用時間的材料,不可繼續(xù)使用。

環(huán)氧樹脂用毛刷滾輪平均涂布(涂布底漆上)。涂布量隨施工面的表面粗糙程度會有所變化,轉(zhuǎn)角部分要多涂。強(qiáng)化纖維粘貼于樹脂涂布面后,以毛刷滾輪和橡皮刮刀順著纖維方向用力推平,使樹脂浸透并去除氣泡,纖維縱向方向的搭接長度至少要留10cm,橫向方向則不用留。粘貼后放置30分鐘,若纖維有浮出或脫線情形發(fā)生時,以滾輪或橡皮刮刀壓平修正。

兩層以上的強(qiáng)化纖維相疊貼時,重復(fù)步驟。施工現(xiàn)場空氣應(yīng)十分流通,嚴(yán)禁煙火。施工時必須要穿戴保護(hù)裝備(口罩、護(hù)目鏡及橡皮手套)。

3粘貼碳纖維片材加固橋梁的應(yīng)用

3.1 粘貼碳纖維片材加固混凝土橋梁是一項新技術(shù),使得粘貼加固法成為公路橋梁快速加固的方法,滿足了公路橋梁加固期間盡量不影響橋梁正常營運(yùn)的要求。碳纖維片材輕、現(xiàn)場粘貼無需重型設(shè)備、施工便利,便于橋下的高空作業(yè),可在公路橋梁上推廣應(yīng)用。

3.2 對于公路舊混凝土橋梁的加固方法,在工程上應(yīng)用效果較好的是綜合法,即以某種加固方法為主,輔以其他方法,這必須依照橋梁現(xiàn)場的外觀檢查和技術(shù)狀況評定,加固設(shè)計要求而定。目前,粘貼碳纖維片材加固方法往往輔以裂縫灌漿、裂縫封閉等方法綜合應(yīng)用,這點值得肯定和推而廣之。

3.3 我國目前在工程中采用的碳纖維片材材料及配套樹脂類粘結(jié)材料,一般是以國外進(jìn)口材料為主,國產(chǎn)材料較少,且產(chǎn)品的勻質(zhì)性及低樹脂含量等技術(shù)指標(biāo)上還存在一定的差距。這樣,因進(jìn)口材料單價高,往往會影響技術(shù)的經(jīng)濟(jì)決策。因此,除了應(yīng)盡快采取先進(jìn)技術(shù)及措施提高國產(chǎn)材料質(zhì)量,在碳纖維片材加固技術(shù)應(yīng)用中應(yīng)當(dāng)更多地從加固效果和耐久方面來考慮橋梁加固后正常運(yùn)營效益與經(jīng)濟(jì)性。