桥梁碳纤维布加固初探

                  桥梁碳纤维布加固初探

一、工艺概况
采用粘贴碳纤维片材加固修复钢筋混凝土结构、砖石砌体等结构,具有高强度,不增加结构自重,张力均匀,不扭曲变形;优良的耐久性及腐蚀性;施工现场没有湿作业,施工十分方便;工期比传统的加固方法大大缩短等许多优点。因而,在结构加固改造领域,这一先进的加固技术得到了飞速发展。
(一)、结构要求及加固形式
构造要求:
1、当碳纤维布沿其纤维方向需绕构件转角处粘贴时,转角处的曲率半径不应小于20mm。
2、碳纤维布沿受力方向的搭接长度不应小于100mm,各搭接位置应相互错开。
3、为保证碳纤维片材能可靠地与混凝土共同工作,必要时应采取附加锚固措施。
(二)、碳纤维片材用于混凝土结构的加固形式主要有:
1、在梁、板构件的受拉面粘贴碳纤维片材进行受弯加固,纤维方向应与构件轴向一致。
2、采用封闭式粘贴、U形粘贴或侧面粘贴对梁、柱构件进行受剪加固,纤维方向宜与构件轴向垂直。
3、采用封闭式粘贴形成的约束混凝土对柱进行加固,纤维方向应与柱轴向垂直。
4、当有可靠依据时,碳纤维片材也可用于其它混凝土结构构件和受力形式的加固。
二、工艺流程
定位放线——结构表面处理——涂刷底层树脂——结构面找平处理——浸渍树脂的配制与涂刷——碳纤维片材粘贴——表面防护——养护、检验
三、施工要点
(一)定位放线
首先认真阅读设计施工图,结合现场,明确要加固的结构范围及部位。然后弹出要加固部位的纤维位置线,为便于混凝土基层处理,每边位置线应适当放大2~3㎝。
(二)混凝土表面处理
1、对被加固构件表面的浮渣、装饰层及剥落、疏松、腐蚀等劣化混凝土予以清除;对于不平的地方,首先由人工剔凿处理,然后用修复材料对其凹凸不平处进行修复;严重不平的地方,应分多次修补。
2、按设计要求,对存在的裂缝进行灌缝或封缝处理。
3、用电动工具将被粘贴混凝土表面打磨平整,去除表面浮浆、油污等杂质,打磨1~2㎜,直至完全露出新的混凝土面。
4、对转角粘贴处进行倒角处理,并成圆弧状,圆弧半径不应小于20㎜。
5、将打磨过的构件表面,用无油压缩空气吹除粉尘,并保持表面清净。
6、对于湿度较大的混凝土构件,应先进行人工干燥处理,然后再进行打磨处理。
(三)涂刷底层树脂
1、采用人工或机械搅拌方法,将树脂各组份分别搅拌均匀,使各组份无沉淀现象。
2、按照一定的比例,将两种树脂混合在一起并加以搅拌。为防止气泡的产生,搅拌时请以同一方向搅拌,大约搅拌十几分钟后,使各组份能够混合均匀即可。
3、用滚筒将底层树脂均匀抹于清洁的混凝土表面,不要漏刷,也不能太多。
4、当用量太大时,应分批量搅拌,以免一次搅拌太多而不均匀,造成浪费。
(四)找平处理
1、在底层树脂表面指触干燥时,就可以对基层进行找平处理。
2、按同样的步骤,进行找平材料的配制。
3、混凝土表面凹陷处用找平材料填补平整,且不应有棱角。
4、转角处应用找平材料修复为光滑的圆弧,半径不小于20㎜。
5、待找平材料表面指触干燥时即可进行下一步工序施工。
(五)、浸渍树脂的配制与碳纤维的粘贴
1、按以上步骤将浸渍树脂配制好。
2、根据设计要求,按设计尺寸裁剪好碳纤维布。
3、将浸渍树脂液均匀地涂抹于所要粘贴的部位。
4、用滚筒沿纤维方向多次滚压,挤除气泡,并使浸渍充分浸透碳纤维布。
5、重上述步骤可以粘贴多层碳纤维布。
6、在最后一层碳纤维布表面均匀涂抹于一层浸渍树脂。
(六)、养护、检验
1 、在树脂固化期间,应避免对碳纤维片材的扰动。
2、施工期间,若温度太低,应采取加温措施,以加速固化。
3、质量检验允许误差:
a、尺寸位置偏差≤20㎜
b、粘贴空鼓率≤5%,且单个空鼓面积≤100c㎡若大于100c㎡,宜将空鼓处的片材切除,重新粘贴。
4、必要时可在现场进行正拉粘结强度试验。
5、必要时可对碳纤维片材和配套树脂类粘结材料进行现场产品质量检验。
6、在特殊环境下的结构采用碳纤维片材加固修复混凝土结构时,应对碳纤维加固系统采取必要的保护措施。
四、施工安全注意事项
1、碳纤维材料为导电材料,施工时材料应尽量远离电气设备及电源。
2、树脂的配制和使用场所,应保持通风良好。
3、施工人员应根据现场使用树脂材料采用相应的劳动保护措施。

碳纤维



施工方法
1.施工准备  
1)施工前应认真阅读设计施工图,按设计图纸,在加固部位放线定位。  
2)应根据施工现场和被加固构件混凝土的实际情况,拟订施工方案和施工计划。  
3)应对所使用的碳纤维片材、配套树脂、机具等做好施工前的准备工作。  
2.混凝土表面处理  
1)应清除被加固构件表面的剥落、疏松、蜂窝、腐蚀等劣化混凝土,露出混凝土结构层。  
2)被加固构件表面打磨平整,除去表层浮浆、油污等杂质,直至完全露出混凝土结构新面。转角粘贴处应进行导角处理并打磨成圆弧状,圆弧半径不应小于20mm。并用修复材料将表面修复平整。  
3)应按设计要求对裂缝进行灌缝或封闭处理。  
4)表面打磨后,应用强力吹风器或吸尘器将表面粉尘彻底清除,并保持干燥。  
3.配制并涂刷底层树脂  
1)应按产品生产厂提供的工艺规定配制底层树脂。  
2)应采用滚筒刷将底层树脂均匀涂抹于混凝土表面。宜在底层树脂表面指触干燥后,尽快进行下一工序的施工。  
4.粘贴面找平处理1)应按产品生产厂提供的工艺规定配制找平材料。  
2)混凝土表面修补应选用丙酮将表面浮尘擦去,有凹陷处,应使用修补胶找平;有段差或转角部位,应抹成平滑曲面。  
3)转角处应采用找平材料修理成为光滑的圆弧,半径不应小于20mm。  
4)用刀头宽度≥100mm的刮刀对凹坑实施填塞修补、找平,找平程度按眼观目测无明显的刮板或刮刀痕迹纹路平滑为准。  
5)宜在找平材料表面指触干燥后,尽快进行下一工序的施工。  
5.碳纤维布(板)剪裁  
1)按设计规定尺寸剪裁碳纤布,切记必须满足设计尺寸,严禁斜切碳纤布,并防出现拉丝现象。  
2)保证剪裁后的碳纤维加固向与粘贴部位的方向一致。  
3)剪裁成型的碳纤维注意保护洁净不受污染。  
6.配制并涂刷浸渍树脂或粘贴树脂  
1)配制粘结剂前应仔细阅读其使用说明书。  
2)按粘贴面积确定每次用量,以防失效浪费。  
3)严格按重量比计量使用配制。  
4)按厂家配合比和工艺要求进行配制,且应有专人负责。搅拌应顺时针一个方向搅拌,直至颜色均匀,无气泡产生,并应防止灰尘等杂质混入。  
5)调制好的粘结剂抓紧使用。  
7.粘贴碳纤维材料  
粘贴碳纤维布  
1)粘贴碳纤维前应对混凝土表面再次擦拭,确保粘贴面无粉尘。  
2)混凝土表面涂刷结构胶,必须做到涂刷稳、准、匀的要求,即:稳,刷涂用力适度,尽量不流不坠不掉;准,涂刷不出控制线;匀,涂刷范围内薄厚较一致。  
3)碳纤维布粘贴时,同样要稳、准、匀,核心要求做到放卷用力适度,使碳纤维布不皱、不折、展延平滑顺畅。  
4)滚压碳纤布必须从一端向另一端滚压,不宜在一个部位反复滚压揉搓,滚压中让胶渗透纤维布,做到浸润饱满。碳纤维布需要搭接时,必须满足规范要求≥100mm。  
5)多层粘贴时,应在碳纤维织物表面指触干燥后立即进行下一层的粘贴。如超过40分钟,则应等12小时后,再行涂刷粘结剂粘贴下一层。  
粘贴碳纤维板  
1)应按设计要求的尺寸裁剪碳纤维板,并按产品生产厂提供的工艺规定配制粘结树脂;  
2)应将碳纤维板表面擦拭干净至无粉尘。当需粘贴两层时,底层碳纤维板的两面均应擦拭干净;  
3)擦拭干净的碳纤维板应立即涂刷粘结树脂,树脂层应呈突起状,平均厚度不应小于2mm;  
4)应将涂有粘结树脂的碳纤维板用手轻压贴于需粘贴的位置。用橡皮滚筒顺纤维方向均匀平稳压实,使树脂从两边挤出,保证密实无空洞。当平行粘贴多条碳纤维板时,两条板带之间的空隙不应小于5mm;  
5)需粘贴两层碳纤维板时,应连续粘贴。当不能立即粘贴时,再开始粘贴前应对底层碳纤维板重新进行清理。  
8.表面防护当需要做表面防护时,应按有关规范的规定处理,以保证防护材料与碳纤维之间粘结可靠。

检验和验收  
1.施工开始前,应确认碳纤维材料和粘结剂、底层树脂、找平材料的产品合格证、质量检验报告。  
2.施工质量检验及验收标准见下表:  
序号检验项目合格标准检验方法频数  
1)碳纤维片粘贴位置与设计要求位置相比,中心线偏差≤10㎜钢尺测量全部  
2)碳纤维片粘贴量≥设计数量根据测量计算全部  
3)粘贴质量a.单个空鼓面积<1000㎜2充胶修复;≥1000㎜2割除修补  
b.空鼓面积之和与总粘贴面积之比小于5%锤击法全部或抽样  
4)粘结剂厚度板:2㎜±1.0㎜钢尺测量每构件3处  
织物:<2㎜  
3. 粘接质量不符合要求需割除修补时,应沿空鼓边沿,将空鼓部分的碳纤维割除,以每边向外缘扩展100㎜大小之同样碳纤维材料,用同样粘结剂,补贴在原处。

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