碳纤维加固技术通过将碳纤维布或板材粘贴在混凝土结构表面来提高其承载能力和抗裂性能。这种技术可以显著改善结构的抗震性和耐久性,同时减少对周围环境的影响。碳纤维材料本身具有高强度和良好的耐腐蚀性,这使得它成为加固混凝土结构的理想选择。
碳纤维材料加固概述
一、碳纤维材料加固的定义与原理
碳纤维加固补强技术,是利用碳纤维布或碳纤维板材来粘贴在混凝土结构的表面,从而实现对混凝土结构加固和补强的一种新型技术。碳纤维材料针对建筑的加固检修关键在于对其的抗弯加固,即碳纤维材料与混凝土结构相互担负载荷,进而提升房屋建筑的承重能力。其次是针对建筑的抗剪加固,即用碳纤维材料约束混凝土,从而降低混凝土在剪应力作用下出现缝隙以达到提升抗拉强度的作用。
二、碳纤维材料加固的优势
- 节省空间:与传统的加大混凝土截面或粘钢混凝土补强相比,碳纤维加固基本不增加结构尺寸,节省空间。
- 施工简便:不需要现场固定设施,施工过程相对简单。施工方便快捷、省力节时且施工质量易于保证。
- 质量较轻:其重量轻,密度只有普通钢材的1/4。
- 耐久性好:可阻抗化学腐蚀和恶劣环境、气候变化的破坏,具有较好的耐久性能。
- 适用范围广:适用于混凝土构件、钢结构、木结构的加固。可大幅度提高构件的承载能力、抗震性能和耐久性能。可用于混凝土结构抗弯、抗剪加固,同时广泛用于各类工业与民用建筑物、构造物的防震、防裂、防腐的补强,如隧道、港湾设施、烟囱、仓库、厂房的加固,以及受盐害的混凝土、桥梁以及河川构造物的防护和加固等。
三、碳纤维材料加固的工艺流程
- 混凝土表面处理
- 将混凝土构件表面的残缺、破损部分清除干净。
- 对经过剔凿、清理和露筋的构件残缺部分,进行修补、复原。
- 对于缝宽小于0.2mm的裂缝,用环氧树脂进行表面涂刷密封;大于0.2mm的裂缝用环氧树脂灌缝。
- 将构件表面凸出部分(混凝土构件交接部位、模板的接槎等)打磨平整,修复后的构件表面尽量平顺。
- 清洗打磨过的构件表面,并使其充分干燥。
- 缺陷部位涂刷底胶
- 将配好的底胶(粘结剂),用涂刷均匀于缺陷部位的砼表面。
- 构件表面残缺面的修补
- 腻子主剂、固化催进剂、固化剂按规定比例称量准确,装入容器,用搅拌器搅拌均匀。
- 构件表面凹陷部位用环氧腻子填平,修复至表面平整。在残缺修补中使用环氧腻子时,要在气温 - 5℃以上,相对湿度小于85%的条件下施工。腻子涂刮后,表面仍存在的凹凸糙纹,应再用砂纸打磨平整。
- 再次涂刷底胶
- 将配好的底胶(粘结剂),用滚筒均匀涂刷于需要粘结的砼表面。
- 粘贴碳纤维
- 粘贴碳纤维材料之前,首先应确认粘贴表面干燥。气温在 - 10℃以上,相对湿度RH85%时,如无有效措施不得施工。
- 应用钢直尺与壁纸刀按规定尺寸切断碳纤维材料,每段长度一般以不超过6m为宜。碳纤维纵向接头必须搭接20cm以上,该部位应多涂树脂,碳纤维横向不需要搭接。
- 粘贴树脂的主剂、固化催促剂和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用完为准。
- 粘贴时,在碳纤维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材料上滚压多次,使树脂渗浸入碳纤维中。
- 养护
- 粘贴碳纤维材料后,需自然养护1 - 2小时达到初期固化,应保证固化期间不受外界干扰和碰撞。
- 涂装(若有需要)
- 若加固补强构件需要防火时,可在树脂固化后涂刷耐火涂层。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。
碳纤维加固的耐久性测试
碳纤维加固的成本效益分析
碳纤维加固技术的发展历程
碳纤维加固在地震中的表现