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發布日期：2012-07-30 06:24:58 訪問次數：463
【摘 要】碳纖維布補強加固混凝土結構技術是一種新型的結構加固技術,它利用混凝土有很強的滲透性和足夠粘結強度的樹脂,將碳纖維布粘貼于混凝土表面,以達到對結構加固補強的目的。通過加固改造提高或者改善結構承載能力及耐久性,由此而達到結構安全和滿足使用要求，本文簡述了常用混凝土結構的加固方法，論述了碳纖維加固的原理、設計的注意問題、,闡述了碳纖維布結構加固技術的施工工藝及技術措施,從而促進碳纖維布結構加固技術的發展。
【關鍵詞】碳纖維布;加固原理;設計規定；施工工藝;技術要求 ；
1 碳纖維布結構加固技術簡介及特點
碳纖維布,（也稱為碳纖維增強塑料)是由環氧樹脂粘高抗拉強度的碳纖維束而制成的。用碳纖維布加固具有以下幾個優點:
1．1.高強高效:強度約為普通鋼板的10倍,抗拉強度2500～3550mpa,彈性模量2.35×105～5.0×105mpa;
1．2.自重輕、厚度薄:比重1.8g/cm3,每層厚0.1～0.2mm,基本不增加結構自重及截面尺寸;柔性好,易于裁剪;
1．3.高耐久性:由于不會生銹,非常適合有鹽等腐蝕環境下使用,加固后能大大提高結構的耐腐蝕性及耐久性;
1．4.施工簡便:不需大型施工機構及周轉材料,也不需現場固定設施易于操作,經濟性好;
1．5、施工周期短 。
2、碳纖維材料
碳纖維布加固鋼筋混凝土技術所涉及的材料主要有兩種：一是碳纖維布；二是配套樹脂類粘結材料。
2．1、碳纖維布材料
碳纖維布材料。碳纖維絲的產生，是通過氧化有機聚合物（通常是聚丙稀硝胺纖維或乳化瀝青），只留下碳素材料，其碳原子沿原有纖維長度排列整齊而形成碳素纖維。每根碳纖維絲由3000～12000個碳原子絲以絞線或麻繩的方式排列而成，其粗細僅相當于人的1根頭發絲。
2．2、配套樹脂類粘結材料（粘結劑）
粘結材料是施工成功的重要保證。為了使被加固構件與碳纖維布共同受力，要求粘結劑對被粘貼界面和碳纖布有較高的粘結力和強度，抗拉、抗壓特別是粘貼抗剪強度應高于混凝土相應的強度，而且粘結材料對界面和碳纖維布都要有良好的滲透性和相容性，還能夠抗沖擊、耐疲勞抗老化等。采用碳纖維片材對混凝土結構進行加固修復時，通常選用配套底層樹脂、找平材料、浸漬樹脂和粘結樹脂，所選材料除滿足上述要求外，尚應滿足施工簡易的要求。一般要求底層樹脂及找平材料的正拉結強度大于2.5MPa且不小于被加固混凝土拉結強度的標準值ftk。
3、碳纖維的補強、加固原理
粘貼碳纖維結構加固技術是指采用高性能粘結將碳纖維布粘貼在建筑結構構件表面，使兩者共同工作，提高結構構件的（抗彎、抗剪）承載能力。
用于建筑結構加固的碳纖維材料具有優良的力學性能，其抗拉強度約為普通鋼材的10倍；但是，碳纖維材料織成碳纖維布后，其中的各碳纖維絲很難完全共同工作，在承受較低的荷載時，一部分應力水平較高的碳纖維絲首先達到其抗拉強度并退出工作狀態，以此類推，各碳纖維絲逐漸斷裂，直至整體破壞。而使用粘結劑后，各碳纖維絲能很好地共同工作，大大提高碳纖維布的抗拉強度，故碳纖維加固首先必須使碳纖維布中的碳纖維絲能共同工作，因此粘結劑對碳纖維布的加固起著關鍵的作用，它既要確保各碳纖維絲共同工作，同時又確保碳纖維布與結構共同工作，從而達到補強、加固的目的。值得注意的是，使用碳纖維進行加固時，具體粘貼層數要通過計算確定，考慮到各層的共同工作系數，抗疲勞的能力和避免脆性破壞，一般不宜超過5層，另外從受力性能角度而言，單層優于多層，窄幅優于寬幅；必要時縱向可以搭接，搭接長度不能少于100mm，而且要保證碳纖維端部有可靠的錨固，除計算要求外，還應有必要的構造措施。
4、設計規定
4．1 一般規定
在采用粘貼碳纖維片材加固混凝土結構時，應通過相應的粘貼材料將碳纖維片材粘貼于構件表面，使碳纖維片材承受拉力，并與混凝土變形協調，共同受力。在梁、板構件的受拉區粘貼碳纖維片材進行受彎加固，纖維方向應與加固處的受拉方向一致；采用封閉式粘貼、U型粘貼或側面粘貼對粱、柱構件進行受剪加固，纖維方向宜與構件軸向垂直；采用封閉式粘貼對柱進行抗震加固，纖維方向應與柱軸向垂直。
當有可靠依據時，碳纖維片材也可用于其他形式和其他受力狀況的混凝土結構構件的加固。采用粘貼碳纖維片材加固混凝土結構時，應按國家現行有關標準采用以概率理論為基礎的極限狀態設計法進行承載能力極限狀態計算和正常使用極限狀態驗算。鋼筋和混凝土材料宜根據檢測得到的實際強度，按國家現行有關標準確定其相應的材料強度設計指標，碳纖維片材應根據構件達到極限狀態時的應變，按線彈性應力應變關系確定其相應的應力。碳纖維片材應取生產廠提供的不小于95％保證率的極限抗拉強度作為抗拉強度標準值 ，碳纖維片材的極限應變應取其抗拉強度標準值／ 除以彈性模量Ed。
當采用粘貼碳纖維片材對結構或構件進行加時，應考慮加固后對結構中其他構件或構件的其他性能可能發生的影響。采用粘貼碳纖維片材進行結構加固時，宜卸除作用在結構上的活荷載，如不能在完全卸載條件下進行加固，應考慮二次受力的影響。
在受彎加固和受剪加固時，被加固混凝土結構和構件的實際混凝土強度等級不應低于C15。采用封閉粘貼碳纖維片材加固混凝土柱時，混凝土強度等級不應低于C1O。
4．2 一般構造要求
當碳纖維布沿其纖維方向需繞構件轉角粘貼時，構件轉角處外表面的曲率半徑不應小于20 mm；碳纖維布沿纖維受力方向的搭接長度不應小于100mm，當采用多條或多層碳纖維布加固時，各條或各層碳纖維布的搭接位置宜相互錯開；為保證碳纖維布可靠地與混凝土共同工作，必要時應采取附加錨固措施。
5施工工藝
采用碳纖維布加固混凝土結構，應由熟悉該技術施工工藝的專業施工單位承擔，并應有加固方案和施工技術措施
5.1施工的工序：被加固結構物表面處理→斷面修復→底層表面的涂布→不平面修整→碳纖維貼片施工→固化→表面涂裝→施工質量檢查
5.2混凝土表面如出現表面脫落、蜂窩、腐蝕等劣化現象部位應予剔除，對較大面積的劣質層，在剔除后用水泥砂漿進行修復。將混凝土的表面用混凝土角磨機處理整平，除去表面松散物、塵埃、油脂等雜物，凸出部位要磨平，轉角部位要倒成≥20mm的圓角。用吹風機或吸塵器將混凝土表面清理干凈并保持干燥。用脫脂棉沾丙酮擦拭混凝土表面，若有漏水現象要作止水、導水等處理，被加固結構表面處理的好壞直接影響加固質量?！∨渲频讓佑媚z并涂敷，根據氣溫及施工粘貼結構件的具體情況決定涂敷的厚?。ㄒ话?le;4mm），特別是冬季，氣溫低于5℃不宜施工，雨天也不宜施工。首先，把結構膠（底膠）用滾筒刷涂抹于混凝土表面，在搭接、拐角部位可多涂一些，當底層膠固化（底膠表面指觸感干燥）后，用磨平機將凸起不平處磨平，為下一道工序作好準備，然后涂刷浸漬膠，粘貼碳纖維?，F場要注意通風，作好勞動保護。
5.3進行粘貼碳纖維布時，首先根據要求裁好所需尺寸，再配制浸漬膠液，一次配膠量要以可使用期內施工所需量為限。后進行粘貼，粘貼時盡量不使空氣進入粘接碳纖維布和膠粘劑之間，碳纖維布沿纖維方向的搭接長度≥100mm。貼好一層好放置數小時，以達到脫泡、浸潤的效果。隨著結構膠粘劑反應使粘度增高固化（碳纖維表面指觸感干燥為宜），再涂第二層時就可達到良好的效果，多層粘貼重復以上步驟，在后一層碳纖維布表面均勻涂抹浸漬膠。冬季好一天粘貼一層，在其固化時要防雨淋、防風砂。固化好后根據要求進行表面涂裝，完成施工。
5.4 由于碳纖維織物粘貼加固混凝土結構是一項近年來采用比較多的工程加固技術措施，除了在設計和施工中應引起設計和施工人員的高度重視以外，對工程后的檢驗和驗收也應該嚴格把關。在施工之前，就應確認碳纖維片材和配套的樹脂類粘結材料的產品合格證、產品質量出廠檢驗報告，各項性能指標是否符合設計要求，在結構加固的過程中，應嚴格按照規程的有關條款的規定進行各工序隱蔽工程的檢驗及驗收，如發現有施工質量不滿足規程有關條款的要求，應立即采取補救措施或返工，碳纖布維的實際粘貼面積不應小于設計面積，位置偏差不應大于10mm，碳纖維布與混與凝土之問的粘結質量，可用小錘輕輕敲擊或手壓碳纖維布面的方法檢查，總有效粘結面積不應低于95％ ，當碳纖維布的空鼓面積不大于10000 mm2時，可采用針管注膠的方法進行修補，空鼓面積大于10000mm2時，宜將空鼓部位的碳纖維布切除，重新搭接貼上等量的碳纖維布，搭接長度不應小于100 mm。必要時，對施工質量進行現場抽樣檢驗，并對碳纖維和配套樹脂類粘結材料進行現場抽樣檢驗。
6、結論
粘貼碳纖維布結構加固技術是一種新型的加固技術，進行結構加固補強，解決了工程急需的技術難題，通過加固工程實踐證明，在加固工程中，采用粘貼碳纖維布進行結構加固，工期、質量、造價均得到了優化，結構受力合理，達到了安全、可靠、經濟、適用的目的，所以，碳纖維補強加固混凝土結構技術作為一種技術含量高的建筑物補強加固方法，具有很高研究，推廣價值和社會經濟效益。
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