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宜興市恒固碳纖維制品有限公司
主營(yíng)產(chǎn)品: 特種建材
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商品參數(shù)
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商品介紹
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產(chǎn)地 江蘇
功能 加固
規(guī)格 一級(jí)300g200克
品牌 恒固
材質(zhì) 碳纖維
商品介紹
碳纖維布加固技術(shù)在建筑上的應(yīng)用
目前,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)己成為現(xiàn)代建筑、構(gòu)筑物常用的結(jié)構(gòu)形式,成為我國乃至世界各國占主導(dǎo)地位的建筑結(jié)構(gòu),在我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮著不可代替的作用。因此,確保鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的安全使用具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。但是由于自然災(zāi)害、年久失修以及人為因素、荷載等級(jí)提高和設(shè)計(jì)規(guī)范修訂等原因?qū)е陆ㄖY(jié)構(gòu)承載力不足,影響正常使用和安全運(yùn)行,須對(duì)其進(jìn)行加固處理;加之一些結(jié)構(gòu)工程中混凝土的質(zhì)量不盡理想,致使加固維修問題更為突出,己成為經(jīng)濟(jì)建設(shè)的沉重負(fù)擔(dān)并制約了進(jìn)一步的發(fā)展。
加固改造具有三個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn):投資少、工期短、省空間,這些都會(huì)帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益,特別是時(shí)間和空間的節(jié)省,對(duì)工業(yè)生產(chǎn)和商業(yè)活動(dòng)來講,在效益方面往往起著決定性的作用。對(duì)承載力不足的工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行修復(fù)加固,不僅可以使的生命及財(cái)產(chǎn)得到保障,還可以盡可能地發(fā)揮既有結(jié)構(gòu)的作用,緩解人力、物力、資金緊張的情況,使資金投到需要的地方。
現(xiàn)有的加固方法
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的加固技術(shù)越來越受到人們的重視,人們?cè)陂L(zhǎng)期地研究與實(shí)踐過程中,形成了多種加固方法,傳統(tǒng)的加固方法有以下幾種①:
1)增大截面法
通過使用同質(zhì)材料增大原結(jié)構(gòu)的截面面積,來提高構(gòu)件承載力,同時(shí)加大截面剛度,增強(qiáng)抗震能力,工藝簡(jiǎn)單,適用面廣。缺點(diǎn)是現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)多,施工周期長(zhǎng),對(duì)原結(jié)構(gòu)影響較大,如:減小使用空間,增加結(jié)構(gòu)自重等。
2)外包鋼法
以型鋼包裹于結(jié)構(gòu)的四角或兩角,對(duì)構(gòu)件的截面和外觀影響較小,較大幅度地提高承載力,施工簡(jiǎn)單,工作量小,增大延性,適用于加固混凝土柱、梁等結(jié)構(gòu);缺點(diǎn)是用鋼量較大,抗腐蝕性和耐久性差,費(fèi)用高。
3)預(yù)應(yīng)力加固法
采用外加預(yù)應(yīng)力拉桿或型鋼撐桿進(jìn)行加固,降低應(yīng)力水平,提高承載力,幾乎不改變使用空間。缺點(diǎn)是耐火性、耐腐蝕性較差,且對(duì)施工設(shè)備、工序及施工人員的素質(zhì)要求較高。
4)增設(shè)支點(diǎn)法
增設(shè)支點(diǎn)是用減少構(gòu)件計(jì)算跨度,從而減小結(jié)構(gòu)內(nèi)力,提高承載力,并且縮小裂縫寬度效果明顯。缺點(diǎn)是影響原結(jié)構(gòu)布局,使用功能受到限制。
5)托梁拔柱法
是一種托屋架拔柱、托墻拔柱及托梁拔柱的加固方法,改造時(shí)間短、費(fèi)用低,缺點(diǎn)是技術(shù)要求高、安全隱患大。適用于工業(yè)廠房的改造。
6)粘鋼加固法
粘鋼加固法是將鋼板粘貼在構(gòu)件外部來提高結(jié)構(gòu)承載能力的一種方法。該方法幾乎不改變構(gòu)件外形和使用空間,施工簡(jiǎn)單快速,濕作業(yè)量小,但對(duì)構(gòu)件工作環(huán)境有要求,環(huán)境溫度不高于60℃,相對(duì)濕度不大于70%,無化學(xué)腐蝕。
傳統(tǒng)加固方法雖然種類較多,且每種加固方法都有各自的優(yōu)點(diǎn),但每種方法加固的綜合效果都不能完全滿足使用者的要求。隨著碳纖維增強(qiáng)塑料的出現(xiàn)及對(duì)其增強(qiáng)加固混凝土結(jié)構(gòu)效果研究的深入,這種加固技術(shù)越來越受到建筑行業(yè)的青睞,其應(yīng)用越來越廣泛。
碳纖維加固技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)
碳纖維增強(qiáng)塑料(Carbo<em></em>nFiber Reinforced Plastics,下稱CFRP,常以碳纖維布的形式出現(xiàn)),具有優(yōu)異的物理力學(xué)性能、耐久性及抗腐蝕性等特點(diǎn)。該材料是在日本發(fā)明的,早應(yīng)用于航空航天,國外早對(duì)纖維加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)進(jìn)行研究的是德國IBMB研究院和瑞士的EMPA實(shí)驗(yàn)室,日本、韓國和美國緊隨其后,碳纖維塑料對(duì)鋼筋混凝土進(jìn)行修復(fù)加固在發(fā)達(dá)國家已成為一項(xiàng)成熟技術(shù)②。
與傳統(tǒng)加固方法比較,碳纖維增強(qiáng)塑料具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì),主要體現(xiàn)在③:
1)強(qiáng)度高、延性好
碳纖維布具有優(yōu)異的物理力學(xué)性質(zhì),抗拉強(qiáng)度2500-4500MPa(是普通鋼材的10倍左右),彈性模量是普通鋼材的1-2倍。以其強(qiáng)度來提高承載力,以其高彈性模量來改善結(jié)構(gòu)的延展性,從而達(dá)到加固的目的。
2)耐久性和耐腐蝕性好
由于其固有的化學(xué)特性,致使碳纖維布能夠抵抗一般酸堿鹽的腐蝕,有良好的耐腐蝕性和耐久性,而且其本身還可以起到對(duì)內(nèi)部混凝土結(jié)構(gòu)的保護(hù)作用,間接增加了混凝土保護(hù)層,從而達(dá)到雙重效果。
3)不增加構(gòu)件的自重及體積
碳纖維布質(zhì)量輕,厚度薄,粘貼后基本不增加結(jié)構(gòu)自重和尺寸,不影響建筑物的有效使用空間和外觀。
4)適用面廣
碳纖維布是一種柔性材料,可以方便地裁剪,所以這種加固技術(shù)可以廣泛適用于各種結(jié)構(gòu)類型(如橋梁、隧道、涵洞、煙囪等)、各種結(jié)構(gòu)形狀(如矩形、圓形、曲面結(jié)構(gòu)等)、各種結(jié)構(gòu)部位(梁、板、柱、節(jié)點(diǎn)、拱、殼等),且不改變結(jié)構(gòu)形狀及不影響結(jié)構(gòu)外觀,這是傳統(tǒng)加固方法所不具有的。
5)施工便捷高效
碳纖維布加固,無大型機(jī)具,沒有濕作業(yè),占用場(chǎng)地少。施工工效高,粘貼碳纖維法是粘貼鋼板施工工效的4-5倍。施工質(zhì)量易保證,碳纖維預(yù)浸料輕質(zhì)柔軟,易貼附,即使被加固的結(jié)構(gòu)表面不是非常平整,也可以保證很高的粘貼率。
碳纖維布的這些特點(diǎn),為建筑結(jié)構(gòu)的加固提供了技術(shù)支持,決定了碳纖維加固技術(shù)具有很大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)效益。
碳纖維加固材料發(fā)展及其缺點(diǎn)
然而,隨著碳纖維材料在加固領(lǐng)域發(fā)揮重要作用的同時(shí),也存在著不足:
1)拉伸彈性模量相對(duì)于其強(qiáng)度過低
應(yīng)用于結(jié)構(gòu)加固的碳纖維拉伸強(qiáng)度一般在3000MPa以上,而其彈性模量只有230GPa左右,高彈性模量的也不過380-640GPa 左右。要發(fā)揮較大的強(qiáng)度,碳纖維布需相當(dāng)大的變形,當(dāng)與鋼筋共同工作時(shí),鋼筋達(dá)到屈服強(qiáng)度時(shí)CFRP并未發(fā)揮出全部強(qiáng)度,從而無法充分利用碳纖維的強(qiáng)度,且難以有效地抑止結(jié)構(gòu)的變形與裂縫的發(fā)展。
2)混凝土與碳纖維間的粘結(jié)層易破壞
環(huán)氧樹脂粘結(jié)層的剪切強(qiáng)度與剪切變形是一定的,超過極限應(yīng)變后,粘結(jié)層將產(chǎn)生界面微裂縫,隨著微裂縫的不斷擴(kuò)展,后發(fā)生剝離破壞,所以粘貼CFRP片材加固有其限度,過量粘貼會(huì)導(dǎo)致界面無法傳遞足夠的剪應(yīng)力使得CFRP的強(qiáng)度無法得到充分利用,并且在構(gòu)件承受較大荷載時(shí)容易出現(xiàn)粘結(jié)破壞。
現(xiàn)有的加固手段是將CFRP非常緊密地粘貼到試件的表面,當(dāng)試件的表面有一定的曲率時(shí),CFRP在受拉的同時(shí)還會(huì)承受一個(gè)由曲率帶來的剝離應(yīng)力,這也會(huì)加快構(gòu)件的粘結(jié)破壞。
3)無屈服點(diǎn),為脆性破壞
碳纖維布是一種線性材料,沒有像鋼筋那樣的屈服點(diǎn),結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞前沒有先兆,為脆性破壞。
粘貼碳纖維布和粘鋼的適用性對(duì)比
現(xiàn)代建筑中,粘鋼加固和碳纖維加固應(yīng)用較多,此處將兩種加固方法進(jìn)行對(duì)比:
碳纖維布輕質(zhì)高強(qiáng),厚度為0.111-0.167mm,抗拉強(qiáng)度高,為普通鋼材的8-10倍,但各向異性,即抗拉強(qiáng)度高但抗剪強(qiáng)度低;施工更為簡(jiǎn)便,施工速度為粘鋼的2-3倍。
鋼板的物理力學(xué)性能為各項(xiàng)同性,受力性能好;施工時(shí)需夾具和施工機(jī)具,施工工序和施工操作性較碳纖維布復(fù)雜。
隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)地迅猛發(fā)展,各類建筑結(jié)構(gòu)的適用性和安全性被廣泛關(guān)注,如何在確保安全的前提下,低投資帶來高回報(bào),成為新時(shí)代的焦點(diǎn)。以醫(yī)院等公共建筑為例,新的醫(yī)療設(shè)備或者結(jié)構(gòu)功能調(diào)整,對(duì)原有結(jié)構(gòu)提出了需求,如何在短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到要求,盡可能減少對(duì)社會(huì)的損失,都值得我們認(rèn)真思考。
碳纖維布具有強(qiáng)度高、延性好、耐腐蝕和耐久性好、適用面廣、施工便捷等優(yōu)點(diǎn),在建筑加固中具有廣闊的前景。隨著科技的不斷進(jìn)步,新的加固材料、新的加固技術(shù),必將為建設(shè)注入新的色彩。
碳纖維布一般都有多厚呢?可能很多朋友并不了解或者沒有見過這種材料。碳纖維布從早的航空、宇宙關(guān)聯(lián)器材的應(yīng)用開始,到體育用品和機(jī)械產(chǎn)品,近年,作為混凝土構(gòu)造物補(bǔ)強(qiáng)材料的替代品,被廣泛應(yīng)用在高速公路、鐵路橋和橋的橋墩、隧道、建筑物的抗震補(bǔ)強(qiáng)工程中。
近這幾年,碳纖維布行業(yè)的發(fā)展勢(shì)頭是非常強(qiáng)烈的,尤其是用碳纖維制成的復(fù)合材料可以極大地增強(qiáng)復(fù)合材料的強(qiáng)度和韌性。而碳纖維本身厚度有很大的不同,比如說有的是0.111mm的厚度,還有的是0.167mm的厚度。當(dāng)然也有一些碳纖維是非常厚的,比如說0.294mm或者0.333mm的厚度都有,關(guān)鍵就是看具體的工程的實(shí)際需要。
很多做加固的朋友對(duì)碳纖維布的厚度都有一個(gè)疑問,比如,為什么300g的碳纖維布是0.167mm?很簡(jiǎn)單,碳纖維的密度ρ=1.8g/cm3,厚度=克重/密度,所以300g的碳纖維布厚度:
300g/m2除以1.8g/cm3=0.167mm。
下面就來簡(jiǎn)單介紹一下有關(guān)碳纖維布的一些情況。
碳纖維布行業(yè)發(fā)展是非常的不錯(cuò)的,這種材料可以在各行各業(yè)都能夠使用的到,尤其是在工程加固行業(yè),屬于性能高強(qiáng)的新型的加固材料。比如說在建筑結(jié)構(gòu)上面使用這種材料可以讓結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度得到極大的提升,同時(shí)還能夠增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗震能力。
但是,碳纖維布需要和碳纖維膠配套使用,才能起到加固補(bǔ)強(qiáng)的作用。一般的操作是,用碳纖維膠將碳纖維布和混凝土等基材粘結(jié)在一起,以此提高結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、抗震、抗老化等方面的能力。
另外,碳纖維布本身質(zhì)輕、有韌性,可以包裹不同外形的構(gòu)件,也可以在狹小的空間內(nèi)使用。比如在橋梁建造的時(shí)候,或者是在見到一些形狀比較復(fù)雜的需要加固的建筑工程的時(shí)候就能夠使用的到。
關(guān)于碳纖維布的一些話題就簡(jiǎn)要的為大家介紹到這里了,希望通過今天的介紹能夠讓大家對(duì)這種材料有更多的了解。目前國內(nèi)生產(chǎn)碳纖維布的企業(yè)不少,但是,關(guān)于碳纖維布的品質(zhì)是參差不齊的,客戶在購買時(shí)可以從多方面綜合考慮。
碳纖維布是一種優(yōu)質(zhì)的建筑加固材料,相對(duì)于常規(guī)加固方法,不僅強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、對(duì)原結(jié)構(gòu)空間占用小,同時(shí)質(zhì)軟能像布料一樣適用于復(fù)雜多變的建筑表面。碳纖維布加固技術(shù)經(jīng)過多年的發(fā)展,如今已經(jīng)名副其實(shí)的成為加固行業(yè)中,采用多的加固方法之一。
碳纖維布在混凝土結(jié)構(gòu)中,主要對(duì)受彎構(gòu)件起到加強(qiáng)承載力的作用,就好比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中受拉區(qū)布置的鋼筋一樣。滿足安全性鑒定的碳纖維布具有高達(dá)3400MPa的強(qiáng)度,然而在實(shí)際的設(shè)計(jì)施工中,考慮到二次受力等因素的影響,會(huì)出現(xiàn)僅采用一層碳纖維布無法達(dá)到強(qiáng)度要求的情況,這時(shí)就需要采取多層碳纖維布進(jìn)行加固處理。
多層碳纖維布加固中應(yīng)用廣的是雙層碳纖維布加固。相對(duì)于單層纖維布的粘貼,雙層碳纖維布的施工工藝要復(fù)雜一些。雙層碳纖維布粘貼時(shí),應(yīng)在層碳布浸漬膠達(dá)到指干狀態(tài)前立即粘貼下一層,若延誤時(shí)間超過1小時(shí),則應(yīng)等待12小時(shí)后重新在層碳布上涂抹膠體進(jìn)行施工,同時(shí)在粘貼前需要注意將灰塵等對(duì)粘貼效果有影響的雜質(zhì)進(jìn)行清除。
碳纖維布加固技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在哪?
碳纖維布加固技術(shù)的優(yōu)勢(shì)
在我國,各類橋梁及房屋建筑結(jié)構(gòu)的維修、加固、改造已經(jīng)成為建設(shè)工程的側(cè)重點(diǎn)。目前國內(nèi)常用的加固方法主要有纖維布復(fù)合材料加固、粘鋼板、擴(kuò)大截面等方法,其中FRP復(fù)合材料加固法具有非常明顯的優(yōu)勢(shì),并且具有良好的經(jīng)濟(jì)效益,在結(jié)構(gòu)工程中得到了廣泛的應(yīng)用。在目前的FRP材料加固市場(chǎng)中,碳纖維占的比例多。
碳纖維布纖維方向分為單向和雙向2種,其中以單向布應(yīng)用為主。碳纖維布具有高的強(qiáng)度重量比和剛度重量比率、良好的抗疲勞性及高的耐久性、耐腐蝕、熱膨脹系數(shù)低等特點(diǎn)。碳纖維布加固技術(shù)的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在:高強(qiáng)高效,可設(shè)計(jì)性強(qiáng);基本不改變?cè)Y(jié)構(gòu)外觀,不會(huì)對(duì)原結(jié)構(gòu)造成損害;運(yùn)輸儲(chǔ)存、施工更方便、快捷,容易保證施工質(zhì)量而且后期維護(hù)費(fèi)用低;其化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,在耐候性、腐蝕性以及抗疲勞性能等方面更加突出。但應(yīng)用此法進(jìn)行加固時(shí),應(yīng)充分考慮纖維的方向布置,合理的材料連接方式、連接尺寸、連接位置粘結(jié)材料的性能指標(biāo)。尤其是施工過程的質(zhì)量控制,一定要按正常的施工程序進(jìn)行,否則會(huì)影響加固效果。
碳纖維布施工中應(yīng)注意的事項(xiàng):
1.施工宜在5℃以上環(huán)境溫度條件下進(jìn)行,并應(yīng)符合配套樹脂的施工使用溫度。當(dāng)環(huán)境溫度低于5℃時(shí),應(yīng)使用適用于低溫的配套樹脂或采用升溫處理措施。
2.在表面處理和粘貼碳纖維布前,應(yīng)按加固設(shè)計(jì)部位放線定位。
3.樹脂配制時(shí)應(yīng)按產(chǎn)品使用說明規(guī)定的配比稱量置于容器中,用攪拌器均勻攪拌至色澤均勻。攪拌所用的容器內(nèi)不得有油污及雜質(zhì)。宜根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際溫度決定樹脂的每次拌合量,并嚴(yán)格控制使用時(shí)間。
4.粘貼前板底首先要打磨平整,除去表層浮漿、油污等雜質(zhì),直至完全露出結(jié)構(gòu)新面,混凝土表面應(yīng)清理干凈并保持干燥;鋼筋露出部位須做防銹處理,如損壞程度嚴(yán)重,須采取其它措施,以確保安全;轉(zhuǎn)角粘貼處要進(jìn)行倒角處理打磨成圓弧狀,圓弧半徑不應(yīng)小于20mm。
5.按比例準(zhǔn)確配制好底膠并攪拌均勻,注意一次調(diào)和量在可使用時(shí)間內(nèi)用完,超過時(shí)間的不能使用,以確保粘接質(zhì)量;底膠硬化后,在表面有凸起部分時(shí),要用磨光機(jī)或砂紙打光。
6.粘貼碳纖維布時(shí)要從中間向兩側(cè)進(jìn)行粘貼,可避免施工時(shí)產(chǎn)生氣泡影響加固效果。
7.碳纖維布配套樹脂的原料應(yīng)密封儲(chǔ)存,遠(yuǎn)離火源,避免陽光直接照射。
8.樹脂的配置和使用場(chǎng)所,應(yīng)保持通風(fēng)良好,現(xiàn)場(chǎng)施工人員應(yīng)根據(jù)使用樹脂材料采取相應(yīng)的勞動(dòng)保護(hù)措施。
9.涂刷碳纖維漆必須等樹脂初期硬化后再施做,如表面上仍有不平,用環(huán)氧樹脂砂漿作細(xì)部找平后再涂刷碳纖維漆。
10.碳纖維布的施工應(yīng)由熟悉施工工藝的專業(yè)施工隊(duì)伍完成,并應(yīng)精心組織、精心施工。
碳纖維布加固施工方案及流程
碳纖維材料用于混凝土結(jié)構(gòu)加固修補(bǔ)的研究始于80年代美、日等發(fā)達(dá)國家。我國的這項(xiàng)技術(shù)起步很晚,但隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)和交通事業(yè)的飛速發(fā)展,現(xiàn)有建筑中有相當(dāng)一部分由于當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)低造成歷史遺留問題,一些建筑由于使用功能的改變,難以滿足當(dāng)前規(guī)范使用的需求,亟需進(jìn)行維修、加固。目前常用的加固方法有很多,如:加大截面法、外包鋼加固法、粘鋼加固法、碳纖維加固法等。碳纖維加固修補(bǔ)結(jié)構(gòu)技術(shù)是繼加大混凝土截面、粘鋼之后的又一種新型的結(jié)構(gòu)加固技術(shù),譽(yù)為:加固補(bǔ)強(qiáng)新斗士。
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碳纖維加固與傳統(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(jiǎn)便,不需要現(xiàn)場(chǎng)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(diǎn)。另外,采用該工法,可大大提高建筑物的使用壽命,降低加固成本。因此,碳素纖維作為劃時(shí)代的補(bǔ)強(qiáng)材料,而備受青睞和關(guān)注。
(1)抗拉強(qiáng)度高,是同等截面鋼材的7-10倍。
(2)重量輕,密度只有普通鋼材的1/4。
(3)耐久性好,可阻抗化學(xué)腐蝕和惡劣環(huán)境、氣候變化的破壞。
(4)施工方便快捷、省力節(jié)時(shí)、施工質(zhì)量易于保證。
(5)適用范圍廣,混凝土構(gòu)件、鋼結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)均可進(jìn)行加固。可大幅度提高構(gòu)件的承載能力、抗震性能和耐久性能。
用途:
·混凝土結(jié)構(gòu)物、橋梁及建筑物的梁、柱、面板加固。
·隧道、港灣設(shè)施、煙囪、倉庫、廠房的加固。
·受鹽害的混凝土、橋梁以及河川構(gòu)造物的防護(hù)和加固。
碳纖維加固法可用于混凝土結(jié)構(gòu)抗彎、抗剪加固,同時(shí)廣泛用于各類工業(yè)與民用建筑物、構(gòu)造物的防震、防裂、防腐的補(bǔ)強(qiáng)。
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(gè)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、剛度、抗裂性和延伸性。
工藝流程可以歸納為:施工準(zhǔn)備→放設(shè)施工線→基面處理→刷抹漆底膠→刮膩?zhàn)印迟N碳纖維布→表面養(yǎng)護(hù)→涂刷碳纖維膠。
1.混凝土表面處理
①、將混凝土構(gòu)件表面的殘缺、破損部分清除干凈。
②、對(duì)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。
③、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。
④、打磨:將構(gòu)件表面凸出部分(混凝土構(gòu)件交接部位、模板的接槎等)打磨平整,修復(fù)后的構(gòu)件表面盡量平順。
⑤、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?zhàn)訉?duì)構(gòu)件表面殘缺面的修補(bǔ)是十分重要的一步,要點(diǎn)如下:
①、膩?zhàn)又鲃?、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?zhàn)犹钇?,修?fù)至表面平整。在殘缺修補(bǔ)中使用環(huán)氧膩?zhàn)訒r(shí),要在氣溫-5℃以上,相對(duì)濕度小于85%的條件下施工。膩?zhàn)油抗魏螅砻嫒源嬖诘陌纪共诩y,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)的砼表面。
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。氣溫在-10℃以上,相對(duì)濕度RH>85%時(shí),如無有效措施不得施工。為防止碳纖維受損,在碳纖維材料運(yùn)輸、儲(chǔ)存、裁切和粘貼過程中。應(yīng)用鋼直尺與壁紙刀按規(guī)定尺寸切斷碳纖維材料,每段長(zhǎng)度一般以不超過6m為宜。為防止材料在保管過程中損壞,材料的裁切數(shù)量應(yīng)按當(dāng)天的用量裁切為準(zhǔn)。碳纖維接頭必須搭接100mm以上。該部位應(yīng)多涂樹脂,其施工工藝要點(diǎn)如下:
①、粘貼樹脂的主劑、固化催促劑和固化劑應(yīng)按規(guī)定的比例稱量準(zhǔn)確,裝入容器,用攪拌器攪拌均勻。一次調(diào)和量應(yīng)以在可使用時(shí)間內(nèi)用完為準(zhǔn)。
②、粘貼時(shí),在碳纖維和樹脂之間盡量不要有空氣??捎霉ぞ哐刂w維方向在碳纖維材料上滾壓多次,使樹脂滲浸入碳纖維中。
6.養(yǎng)護(hù)粘貼碳纖維材料后,需自然養(yǎng)護(hù)1-2小時(shí)達(dá)到初期固化,應(yīng)保證固化期間不受外界干擾和碰撞。
7、涂裝。若加固補(bǔ)強(qiáng)構(gòu)件需要防火時(shí),可在樹脂固化后涂刷耐火涂層。涂裝應(yīng)在樹脂初期固化后進(jìn)行,并應(yīng)遵守所用涂料的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和施工規(guī)定。
1)碳纖維單向織物布復(fù)合材,200克,250克,300克,以及碳纖維條形板
2)S玻璃布,(玄武巖布),單向織物(布)復(fù)合材,300克--450克
3)E玻璃纖維單向織物(布)300克--450克
4)改性環(huán)氧樹脂,用于粘貼纖維布碳素纖維加固材料是高強(qiáng)度碳纖維單向排列,用微量的樹脂浸滲后作為混凝土的修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)材料,其抗拉強(qiáng)度大約是鋼筋的10倍,并且具有重量輕、高彈性、高強(qiáng)度、高耐久性等特性。目前常用的碳纖維加固材料有國產(chǎn)的上海悍馬,進(jìn)口的有日本東麗,臺(tái)灣重億,美國赫氏Hexcel,新日本石油等
主要機(jī)具有砂輪切割機(jī)、角磨機(jī)、滾刷等,一般在2~4臺(tái)即可滿足工程要求。
每100平米面積碳纖維加固安排4名技術(shù)工人、6名普工。碳纖維布的施工應(yīng)由具過硬施工工藝技術(shù)的專業(yè)施工隊(duì)伍完成,并應(yīng)精心組織、精心施工.
1.所有進(jìn)場(chǎng)材料,包括悍馬碳纖維材料和膠粘劑材料,必須符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),并具有出廠產(chǎn)品合格證,符合工程加固補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)要求。
2.碳纖維材料在運(yùn)輸、儲(chǔ)存中不得受擠壓,以免碳纖維受損,也不得直接日曬和雨淋,膠結(jié)材料應(yīng)陰涼密閉儲(chǔ)存。
3.各工序的施工質(zhì)量,由技術(shù)人員負(fù)責(zé)指導(dǎo)、監(jiān)督,每一道工序完成后提請(qǐng)技術(shù)員檢查、認(rèn)可后,才能進(jìn)行下道工序。
4.涂底層涂料應(yīng)涂刷均勻、不得漏涂,嚴(yán)禁在不適合氣溫條件下施工,添加溶劑稀釋后的涂料應(yīng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)用完。溫度低于7℃,相對(duì)濕度RH<85%,混凝土表面含水率在8%以下,無結(jié)露現(xiàn)象時(shí),必須使用改性環(huán)氧樹脂。
5.構(gòu)件表面殘缺修補(bǔ)構(gòu)造物表面小孔、內(nèi)角必須用環(huán)氧膩?zhàn)有扪a(bǔ)平整,膩?zhàn)油抗魏?,表面仍存在的不平糙紋,應(yīng)再用砂紙磨平。
6.粘貼碳纖維
①貼碳悍馬碳纖維材料時(shí)須符合下述條件:a、碳纖維材料應(yīng)按規(guī)定裁切。b、氣溫、空氣濕度、構(gòu)件表面含水率等符合要求。c、底層涂料及膩?zhàn)舆_(dá)到指觸干燥(樹脂表面達(dá)到固化硬結(jié))。d、粘結(jié)樹脂的類型與施工時(shí)的氣溫適合,主劑和固化劑、固化促進(jìn)劑應(yīng)按規(guī)定的比例稱量準(zhǔn)確,裝入容器,用攪拌器攪拌均勻,一次調(diào)和量應(yīng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)用完。
②碳纖維粘貼的質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn):a、下涂和上涂滲浸入碳纖維束良好。b、碳纖維粘結(jié)嚴(yán)實(shí)。c、對(duì)于直徑在10mm以上30mm以下的空鼓,每平方米少于10個(gè)可認(rèn)為合格;若每平方米在10個(gè)以上,則認(rèn)為不合格,需進(jìn)行補(bǔ)修。對(duì)于直徑在30mm以上的空鼓,只要出現(xiàn),即認(rèn)為不合格,需進(jìn)行補(bǔ)修。d、順纖維方向搭接長(zhǎng)度不小于100mm,各層之間的搭接部位不得位于同一條直線上,層間必須錯(cuò)開至少250mm。e、碳纖維材料規(guī)格,粘貼位置、長(zhǎng)度、寬度、纖維方向、層數(shù)符合規(guī)定。
7.技術(shù)標(biāo)準(zhǔn):《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50367-2011。
碳纖維加固,只要設(shè)計(jì)合理,與一般的粘貼鋼板法比較費(fèi)用差不多,但碳纖維加固法施工便捷,工效高,沒有濕作業(yè),不需現(xiàn)場(chǎng)固定設(shè)施,施工占用場(chǎng)地少,在施工工期、施工條件方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。碳纖維加固法加固效果好,高強(qiáng)高效,適用面廣,質(zhì)量易保證,耐腐蝕及耐久性能。采用碳纖維加固修補(bǔ)后,基本不增加原結(jié)構(gòu)自重及原構(gòu)件尺寸。碳纖維加固具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、抗腐蝕、耐老化、耐久性好、物理性能穩(wěn)定等諸多優(yōu)點(diǎn)。其抗拉強(qiáng)度是同等截面鋼材的7-10倍。用碳纖維加固材料修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)是近來發(fā)展而成的新型工法,與混凝土結(jié)構(gòu)形成一體共同工作,利用碳纖維材料的抗拉強(qiáng)度達(dá)到的增強(qiáng)構(gòu)件承載能力及剛度的目的。這項(xiàng)技術(shù)具有施工簡(jiǎn)便快捷、安全可靠、耐久性好,能適應(yīng)各種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)外形,不影響原結(jié)構(gòu)的外觀等諸多優(yōu)點(diǎn)。已在混凝土結(jié)構(gòu)抗震修復(fù)加固補(bǔ)強(qiáng)工程中得到廣泛的應(yīng)用。
目前,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)己成為現(xiàn)代建筑、構(gòu)筑物常用的結(jié)構(gòu)形式,成為我國乃至世界各國占主導(dǎo)地位的建筑結(jié)構(gòu),在我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮著不可代替的作用。因此,確保鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的安全使用具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。但是由于自然災(zāi)害、年久失修以及人為因素、荷載等級(jí)提高和設(shè)計(jì)規(guī)范修訂等原因?qū)е陆ㄖY(jié)構(gòu)承載力不足,影響正常使用和安全運(yùn)行,須對(duì)其進(jìn)行加固處理;加之一些結(jié)構(gòu)工程中混凝土的質(zhì)量不盡理想,致使加固維修問題更為突出,己成為經(jīng)濟(jì)建設(shè)的沉重負(fù)擔(dān)并制約了進(jìn)一步的發(fā)展。
加固改造具有三個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn):投資少、工期短、省空間,這些都會(huì)帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益,特別是時(shí)間和空間的節(jié)省,對(duì)工業(yè)生產(chǎn)和商業(yè)活動(dòng)來講,在效益方面往往起著決定性的作用。對(duì)承載力不足的工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行修復(fù)加固,不僅可以使的生命及財(cái)產(chǎn)得到保障,還可以盡可能地發(fā)揮既有結(jié)構(gòu)的作用,緩解人力、物力、資金緊張的情況,使資金投到需要的地方。
現(xiàn)有的加固方法
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的加固技術(shù)越來越受到人們的重視,人們?cè)陂L(zhǎng)期地研究與實(shí)踐過程中,形成了多種加固方法,傳統(tǒng)的加固方法有以下幾種①:
1)增大截面法
通過使用同質(zhì)材料增大原結(jié)構(gòu)的截面面積,來提高構(gòu)件承載力,同時(shí)加大截面剛度,增強(qiáng)抗震能力,工藝簡(jiǎn)單,適用面廣。缺點(diǎn)是現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)多,施工周期長(zhǎng),對(duì)原結(jié)構(gòu)影響較大,如:減小使用空間,增加結(jié)構(gòu)自重等。
2)外包鋼法
以型鋼包裹于結(jié)構(gòu)的四角或兩角,對(duì)構(gòu)件的截面和外觀影響較小,較大幅度地提高承載力,施工簡(jiǎn)單,工作量小,增大延性,適用于加固混凝土柱、梁等結(jié)構(gòu);缺點(diǎn)是用鋼量較大,抗腐蝕性和耐久性差,費(fèi)用高。
3)預(yù)應(yīng)力加固法
采用外加預(yù)應(yīng)力拉桿或型鋼撐桿進(jìn)行加固,降低應(yīng)力水平,提高承載力,幾乎不改變使用空間。缺點(diǎn)是耐火性、耐腐蝕性較差,且對(duì)施工設(shè)備、工序及施工人員的素質(zhì)要求較高。
4)增設(shè)支點(diǎn)法
增設(shè)支點(diǎn)是用減少構(gòu)件計(jì)算跨度,從而減小結(jié)構(gòu)內(nèi)力,提高承載力,并且縮小裂縫寬度效果明顯。缺點(diǎn)是影響原結(jié)構(gòu)布局,使用功能受到限制。
5)托梁拔柱法
是一種托屋架拔柱、托墻拔柱及托梁拔柱的加固方法,改造時(shí)間短、費(fèi)用低,缺點(diǎn)是技術(shù)要求高、安全隱患大。適用于工業(yè)廠房的改造。
6)粘鋼加固法
粘鋼加固法是將鋼板粘貼在構(gòu)件外部來提高結(jié)構(gòu)承載能力的一種方法。該方法幾乎不改變構(gòu)件外形和使用空間,施工簡(jiǎn)單快速,濕作業(yè)量小,但對(duì)構(gòu)件工作環(huán)境有要求,環(huán)境溫度不高于60℃,相對(duì)濕度不大于70%,無化學(xué)腐蝕。
傳統(tǒng)加固方法雖然種類較多,且每種加固方法都有各自的優(yōu)點(diǎn),但每種方法加固的綜合效果都不能完全滿足使用者的要求。隨著碳纖維增強(qiáng)塑料的出現(xiàn)及對(duì)其增強(qiáng)加固混凝土結(jié)構(gòu)效果研究的深入,這種加固技術(shù)越來越受到建筑行業(yè)的青睞,其應(yīng)用越來越廣泛。
碳纖維加固技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)
碳纖維增強(qiáng)塑料(Carbo<em></em>nFiber Reinforced Plastics,下稱CFRP,常以碳纖維布的形式出現(xiàn)),具有優(yōu)異的物理力學(xué)性能、耐久性及抗腐蝕性等特點(diǎn)。該材料是在日本發(fā)明的,早應(yīng)用于航空航天,國外早對(duì)纖維加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)進(jìn)行研究的是德國IBMB研究院和瑞士的EMPA實(shí)驗(yàn)室,日本、韓國和美國緊隨其后,碳纖維塑料對(duì)鋼筋混凝土進(jìn)行修復(fù)加固在發(fā)達(dá)國家已成為一項(xiàng)成熟技術(shù)②。
與傳統(tǒng)加固方法比較,碳纖維增強(qiáng)塑料具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì),主要體現(xiàn)在③:
1)強(qiáng)度高、延性好
碳纖維布具有優(yōu)異的物理力學(xué)性質(zhì),抗拉強(qiáng)度2500-4500MPa(是普通鋼材的10倍左右),彈性模量是普通鋼材的1-2倍。以其強(qiáng)度來提高承載力,以其高彈性模量來改善結(jié)構(gòu)的延展性,從而達(dá)到加固的目的。
2)耐久性和耐腐蝕性好
由于其固有的化學(xué)特性,致使碳纖維布能夠抵抗一般酸堿鹽的腐蝕,有良好的耐腐蝕性和耐久性,而且其本身還可以起到對(duì)內(nèi)部混凝土結(jié)構(gòu)的保護(hù)作用,間接增加了混凝土保護(hù)層,從而達(dá)到雙重效果。
3)不增加構(gòu)件的自重及體積
碳纖維布質(zhì)量輕,厚度薄,粘貼后基本不增加結(jié)構(gòu)自重和尺寸,不影響建筑物的有效使用空間和外觀。
4)適用面廣
碳纖維布是一種柔性材料,可以方便地裁剪,所以這種加固技術(shù)可以廣泛適用于各種結(jié)構(gòu)類型(如橋梁、隧道、涵洞、煙囪等)、各種結(jié)構(gòu)形狀(如矩形、圓形、曲面結(jié)構(gòu)等)、各種結(jié)構(gòu)部位(梁、板、柱、節(jié)點(diǎn)、拱、殼等),且不改變結(jié)構(gòu)形狀及不影響結(jié)構(gòu)外觀,這是傳統(tǒng)加固方法所不具有的。
5)施工便捷高效
碳纖維布加固,無大型機(jī)具,沒有濕作業(yè),占用場(chǎng)地少。施工工效高,粘貼碳纖維法是粘貼鋼板施工工效的4-5倍。施工質(zhì)量易保證,碳纖維預(yù)浸料輕質(zhì)柔軟,易貼附,即使被加固的結(jié)構(gòu)表面不是非常平整,也可以保證很高的粘貼率。
碳纖維布的這些特點(diǎn),為建筑結(jié)構(gòu)的加固提供了技術(shù)支持,決定了碳纖維加固技術(shù)具有很大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)效益。
碳纖維加固材料發(fā)展及其缺點(diǎn)
然而,隨著碳纖維材料在加固領(lǐng)域發(fā)揮重要作用的同時(shí),也存在著不足:
1)拉伸彈性模量相對(duì)于其強(qiáng)度過低
應(yīng)用于結(jié)構(gòu)加固的碳纖維拉伸強(qiáng)度一般在3000MPa以上,而其彈性模量只有230GPa左右,高彈性模量的也不過380-640GPa 左右。要發(fā)揮較大的強(qiáng)度,碳纖維布需相當(dāng)大的變形,當(dāng)與鋼筋共同工作時(shí),鋼筋達(dá)到屈服強(qiáng)度時(shí)CFRP并未發(fā)揮出全部強(qiáng)度,從而無法充分利用碳纖維的強(qiáng)度,且難以有效地抑止結(jié)構(gòu)的變形與裂縫的發(fā)展。
2)混凝土與碳纖維間的粘結(jié)層易破壞
環(huán)氧樹脂粘結(jié)層的剪切強(qiáng)度與剪切變形是一定的,超過極限應(yīng)變后,粘結(jié)層將產(chǎn)生界面微裂縫,隨著微裂縫的不斷擴(kuò)展,后發(fā)生剝離破壞,所以粘貼CFRP片材加固有其限度,過量粘貼會(huì)導(dǎo)致界面無法傳遞足夠的剪應(yīng)力使得CFRP的強(qiáng)度無法得到充分利用,并且在構(gòu)件承受較大荷載時(shí)容易出現(xiàn)粘結(jié)破壞。
現(xiàn)有的加固手段是將CFRP非常緊密地粘貼到試件的表面,當(dāng)試件的表面有一定的曲率時(shí),CFRP在受拉的同時(shí)還會(huì)承受一個(gè)由曲率帶來的剝離應(yīng)力,這也會(huì)加快構(gòu)件的粘結(jié)破壞。
3)無屈服點(diǎn),為脆性破壞
碳纖維布是一種線性材料,沒有像鋼筋那樣的屈服點(diǎn),結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞前沒有先兆,為脆性破壞。
粘貼碳纖維布和粘鋼的適用性對(duì)比
現(xiàn)代建筑中,粘鋼加固和碳纖維加固應(yīng)用較多,此處將兩種加固方法進(jìn)行對(duì)比:
碳纖維布輕質(zhì)高強(qiáng),厚度為0.111-0.167mm,抗拉強(qiáng)度高,為普通鋼材的8-10倍,但各向異性,即抗拉強(qiáng)度高但抗剪強(qiáng)度低;施工更為簡(jiǎn)便,施工速度為粘鋼的2-3倍。
鋼板的物理力學(xué)性能為各項(xiàng)同性,受力性能好;施工時(shí)需夾具和施工機(jī)具,施工工序和施工操作性較碳纖維布復(fù)雜。
隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)地迅猛發(fā)展,各類建筑結(jié)構(gòu)的適用性和安全性被廣泛關(guān)注,如何在確保安全的前提下,低投資帶來高回報(bào),成為新時(shí)代的焦點(diǎn)。以醫(yī)院等公共建筑為例,新的醫(yī)療設(shè)備或者結(jié)構(gòu)功能調(diào)整,對(duì)原有結(jié)構(gòu)提出了需求,如何在短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到要求,盡可能減少對(duì)社會(huì)的損失,都值得我們認(rèn)真思考。
碳纖維布具有強(qiáng)度高、延性好、耐腐蝕和耐久性好、適用面廣、施工便捷等優(yōu)點(diǎn),在建筑加固中具有廣闊的前景。隨著科技的不斷進(jìn)步,新的加固材料、新的加固技術(shù),必將為建設(shè)注入新的色彩。
碳纖維布一般都有多厚呢?可能很多朋友并不了解或者沒有見過這種材料。碳纖維布從早的航空、宇宙關(guān)聯(lián)器材的應(yīng)用開始,到體育用品和機(jī)械產(chǎn)品,近年,作為混凝土構(gòu)造物補(bǔ)強(qiáng)材料的替代品,被廣泛應(yīng)用在高速公路、鐵路橋和橋的橋墩、隧道、建筑物的抗震補(bǔ)強(qiáng)工程中。
近這幾年,碳纖維布行業(yè)的發(fā)展勢(shì)頭是非常強(qiáng)烈的,尤其是用碳纖維制成的復(fù)合材料可以極大地增強(qiáng)復(fù)合材料的強(qiáng)度和韌性。而碳纖維本身厚度有很大的不同,比如說有的是0.111mm的厚度,還有的是0.167mm的厚度。當(dāng)然也有一些碳纖維是非常厚的,比如說0.294mm或者0.333mm的厚度都有,關(guān)鍵就是看具體的工程的實(shí)際需要。
很多做加固的朋友對(duì)碳纖維布的厚度都有一個(gè)疑問,比如,為什么300g的碳纖維布是0.167mm?很簡(jiǎn)單,碳纖維的密度ρ=1.8g/cm3,厚度=克重/密度,所以300g的碳纖維布厚度:
300g/m2除以1.8g/cm3=0.167mm。
下面就來簡(jiǎn)單介紹一下有關(guān)碳纖維布的一些情況。
碳纖維布行業(yè)發(fā)展是非常的不錯(cuò)的,這種材料可以在各行各業(yè)都能夠使用的到,尤其是在工程加固行業(yè),屬于性能高強(qiáng)的新型的加固材料。比如說在建筑結(jié)構(gòu)上面使用這種材料可以讓結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度得到極大的提升,同時(shí)還能夠增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗震能力。
但是,碳纖維布需要和碳纖維膠配套使用,才能起到加固補(bǔ)強(qiáng)的作用。一般的操作是,用碳纖維膠將碳纖維布和混凝土等基材粘結(jié)在一起,以此提高結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、抗震、抗老化等方面的能力。
另外,碳纖維布本身質(zhì)輕、有韌性,可以包裹不同外形的構(gòu)件,也可以在狹小的空間內(nèi)使用。比如在橋梁建造的時(shí)候,或者是在見到一些形狀比較復(fù)雜的需要加固的建筑工程的時(shí)候就能夠使用的到。
關(guān)于碳纖維布的一些話題就簡(jiǎn)要的為大家介紹到這里了,希望通過今天的介紹能夠讓大家對(duì)這種材料有更多的了解。目前國內(nèi)生產(chǎn)碳纖維布的企業(yè)不少,但是,關(guān)于碳纖維布的品質(zhì)是參差不齊的,客戶在購買時(shí)可以從多方面綜合考慮。
碳纖維布是一種優(yōu)質(zhì)的建筑加固材料,相對(duì)于常規(guī)加固方法,不僅強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、對(duì)原結(jié)構(gòu)空間占用小,同時(shí)質(zhì)軟能像布料一樣適用于復(fù)雜多變的建筑表面。碳纖維布加固技術(shù)經(jīng)過多年的發(fā)展,如今已經(jīng)名副其實(shí)的成為加固行業(yè)中,采用多的加固方法之一。
碳纖維布在混凝土結(jié)構(gòu)中,主要對(duì)受彎構(gòu)件起到加強(qiáng)承載力的作用,就好比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中受拉區(qū)布置的鋼筋一樣。滿足安全性鑒定的碳纖維布具有高達(dá)3400MPa的強(qiáng)度,然而在實(shí)際的設(shè)計(jì)施工中,考慮到二次受力等因素的影響,會(huì)出現(xiàn)僅采用一層碳纖維布無法達(dá)到強(qiáng)度要求的情況,這時(shí)就需要采取多層碳纖維布進(jìn)行加固處理。
多層碳纖維布加固中應(yīng)用廣的是雙層碳纖維布加固。相對(duì)于單層纖維布的粘貼,雙層碳纖維布的施工工藝要復(fù)雜一些。雙層碳纖維布粘貼時(shí),應(yīng)在層碳布浸漬膠達(dá)到指干狀態(tài)前立即粘貼下一層,若延誤時(shí)間超過1小時(shí),則應(yīng)等待12小時(shí)后重新在層碳布上涂抹膠體進(jìn)行施工,同時(shí)在粘貼前需要注意將灰塵等對(duì)粘貼效果有影響的雜質(zhì)進(jìn)行清除。
碳纖維布加固技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在哪?
碳纖維布加固技術(shù)的優(yōu)勢(shì)
在我國,各類橋梁及房屋建筑結(jié)構(gòu)的維修、加固、改造已經(jīng)成為建設(shè)工程的側(cè)重點(diǎn)。目前國內(nèi)常用的加固方法主要有纖維布復(fù)合材料加固、粘鋼板、擴(kuò)大截面等方法,其中FRP復(fù)合材料加固法具有非常明顯的優(yōu)勢(shì),并且具有良好的經(jīng)濟(jì)效益,在結(jié)構(gòu)工程中得到了廣泛的應(yīng)用。在目前的FRP材料加固市場(chǎng)中,碳纖維占的比例多。
碳纖維布纖維方向分為單向和雙向2種,其中以單向布應(yīng)用為主。碳纖維布具有高的強(qiáng)度重量比和剛度重量比率、良好的抗疲勞性及高的耐久性、耐腐蝕、熱膨脹系數(shù)低等特點(diǎn)。碳纖維布加固技術(shù)的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在:高強(qiáng)高效,可設(shè)計(jì)性強(qiáng);基本不改變?cè)Y(jié)構(gòu)外觀,不會(huì)對(duì)原結(jié)構(gòu)造成損害;運(yùn)輸儲(chǔ)存、施工更方便、快捷,容易保證施工質(zhì)量而且后期維護(hù)費(fèi)用低;其化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,在耐候性、腐蝕性以及抗疲勞性能等方面更加突出。但應(yīng)用此法進(jìn)行加固時(shí),應(yīng)充分考慮纖維的方向布置,合理的材料連接方式、連接尺寸、連接位置粘結(jié)材料的性能指標(biāo)。尤其是施工過程的質(zhì)量控制,一定要按正常的施工程序進(jìn)行,否則會(huì)影響加固效果。
碳纖維布施工中應(yīng)注意的事項(xiàng):
1.施工宜在5℃以上環(huán)境溫度條件下進(jìn)行,并應(yīng)符合配套樹脂的施工使用溫度。當(dāng)環(huán)境溫度低于5℃時(shí),應(yīng)使用適用于低溫的配套樹脂或采用升溫處理措施。
2.在表面處理和粘貼碳纖維布前,應(yīng)按加固設(shè)計(jì)部位放線定位。
3.樹脂配制時(shí)應(yīng)按產(chǎn)品使用說明規(guī)定的配比稱量置于容器中,用攪拌器均勻攪拌至色澤均勻。攪拌所用的容器內(nèi)不得有油污及雜質(zhì)。宜根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際溫度決定樹脂的每次拌合量,并嚴(yán)格控制使用時(shí)間。
4.粘貼前板底首先要打磨平整,除去表層浮漿、油污等雜質(zhì),直至完全露出結(jié)構(gòu)新面,混凝土表面應(yīng)清理干凈并保持干燥;鋼筋露出部位須做防銹處理,如損壞程度嚴(yán)重,須采取其它措施,以確保安全;轉(zhuǎn)角粘貼處要進(jìn)行倒角處理打磨成圓弧狀,圓弧半徑不應(yīng)小于20mm。
5.按比例準(zhǔn)確配制好底膠并攪拌均勻,注意一次調(diào)和量在可使用時(shí)間內(nèi)用完,超過時(shí)間的不能使用,以確保粘接質(zhì)量;底膠硬化后,在表面有凸起部分時(shí),要用磨光機(jī)或砂紙打光。
6.粘貼碳纖維布時(shí)要從中間向兩側(cè)進(jìn)行粘貼,可避免施工時(shí)產(chǎn)生氣泡影響加固效果。
7.碳纖維布配套樹脂的原料應(yīng)密封儲(chǔ)存,遠(yuǎn)離火源,避免陽光直接照射。
8.樹脂的配置和使用場(chǎng)所,應(yīng)保持通風(fēng)良好,現(xiàn)場(chǎng)施工人員應(yīng)根據(jù)使用樹脂材料采取相應(yīng)的勞動(dòng)保護(hù)措施。
9.涂刷碳纖維漆必須等樹脂初期硬化后再施做,如表面上仍有不平,用環(huán)氧樹脂砂漿作細(xì)部找平后再涂刷碳纖維漆。
10.碳纖維布的施工應(yīng)由熟悉施工工藝的專業(yè)施工隊(duì)伍完成,并應(yīng)精心組織、精心施工。
碳纖維布加固施工方案及流程
碳纖維材料用于混凝土結(jié)構(gòu)加固修補(bǔ)的研究始于80年代美、日等發(fā)達(dá)國家。我國的這項(xiàng)技術(shù)起步很晚,但隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)和交通事業(yè)的飛速發(fā)展,現(xiàn)有建筑中有相當(dāng)一部分由于當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)低造成歷史遺留問題,一些建筑由于使用功能的改變,難以滿足當(dāng)前規(guī)范使用的需求,亟需進(jìn)行維修、加固。目前常用的加固方法有很多,如:加大截面法、外包鋼加固法、粘鋼加固法、碳纖維加固法等。碳纖維加固修補(bǔ)結(jié)構(gòu)技術(shù)是繼加大混凝土截面、粘鋼之后的又一種新型的結(jié)構(gòu)加固技術(shù),譽(yù)為:加固補(bǔ)強(qiáng)新斗士。
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碳纖維加固與傳統(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(jiǎn)便,不需要現(xiàn)場(chǎng)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(diǎn)。另外,采用該工法,可大大提高建筑物的使用壽命,降低加固成本。因此,碳素纖維作為劃時(shí)代的補(bǔ)強(qiáng)材料,而備受青睞和關(guān)注。
(1)抗拉強(qiáng)度高,是同等截面鋼材的7-10倍。
(2)重量輕,密度只有普通鋼材的1/4。
(3)耐久性好,可阻抗化學(xué)腐蝕和惡劣環(huán)境、氣候變化的破壞。
(4)施工方便快捷、省力節(jié)時(shí)、施工質(zhì)量易于保證。
(5)適用范圍廣,混凝土構(gòu)件、鋼結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)均可進(jìn)行加固。可大幅度提高構(gòu)件的承載能力、抗震性能和耐久性能。
用途:
·混凝土結(jié)構(gòu)物、橋梁及建筑物的梁、柱、面板加固。
·隧道、港灣設(shè)施、煙囪、倉庫、廠房的加固。
·受鹽害的混凝土、橋梁以及河川構(gòu)造物的防護(hù)和加固。
碳纖維加固法可用于混凝土結(jié)構(gòu)抗彎、抗剪加固,同時(shí)廣泛用于各類工業(yè)與民用建筑物、構(gòu)造物的防震、防裂、防腐的補(bǔ)強(qiáng)。
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(gè)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、剛度、抗裂性和延伸性。
工藝流程可以歸納為:施工準(zhǔn)備→放設(shè)施工線→基面處理→刷抹漆底膠→刮膩?zhàn)印迟N碳纖維布→表面養(yǎng)護(hù)→涂刷碳纖維膠。
1.混凝土表面處理
①、將混凝土構(gòu)件表面的殘缺、破損部分清除干凈。
②、對(duì)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。
③、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。
④、打磨:將構(gòu)件表面凸出部分(混凝土構(gòu)件交接部位、模板的接槎等)打磨平整,修復(fù)后的構(gòu)件表面盡量平順。
⑤、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?zhàn)訉?duì)構(gòu)件表面殘缺面的修補(bǔ)是十分重要的一步,要點(diǎn)如下:
①、膩?zhàn)又鲃?、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?zhàn)犹钇?,修?fù)至表面平整。在殘缺修補(bǔ)中使用環(huán)氧膩?zhàn)訒r(shí),要在氣溫-5℃以上,相對(duì)濕度小于85%的條件下施工。膩?zhàn)油抗魏螅砻嫒源嬖诘陌纪共诩y,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)的砼表面。
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。氣溫在-10℃以上,相對(duì)濕度RH>85%時(shí),如無有效措施不得施工。為防止碳纖維受損,在碳纖維材料運(yùn)輸、儲(chǔ)存、裁切和粘貼過程中。應(yīng)用鋼直尺與壁紙刀按規(guī)定尺寸切斷碳纖維材料,每段長(zhǎng)度一般以不超過6m為宜。為防止材料在保管過程中損壞,材料的裁切數(shù)量應(yīng)按當(dāng)天的用量裁切為準(zhǔn)。碳纖維接頭必須搭接100mm以上。該部位應(yīng)多涂樹脂,其施工工藝要點(diǎn)如下:
①、粘貼樹脂的主劑、固化催促劑和固化劑應(yīng)按規(guī)定的比例稱量準(zhǔn)確,裝入容器,用攪拌器攪拌均勻。一次調(diào)和量應(yīng)以在可使用時(shí)間內(nèi)用完為準(zhǔn)。
②、粘貼時(shí),在碳纖維和樹脂之間盡量不要有空氣??捎霉ぞ哐刂w維方向在碳纖維材料上滾壓多次,使樹脂滲浸入碳纖維中。
6.養(yǎng)護(hù)粘貼碳纖維材料后,需自然養(yǎng)護(hù)1-2小時(shí)達(dá)到初期固化,應(yīng)保證固化期間不受外界干擾和碰撞。
7、涂裝。若加固補(bǔ)強(qiáng)構(gòu)件需要防火時(shí),可在樹脂固化后涂刷耐火涂層。涂裝應(yīng)在樹脂初期固化后進(jìn)行,并應(yīng)遵守所用涂料的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和施工規(guī)定。
1)碳纖維單向織物布復(fù)合材,200克,250克,300克,以及碳纖維條形板
2)S玻璃布,(玄武巖布),單向織物(布)復(fù)合材,300克--450克
3)E玻璃纖維單向織物(布)300克--450克
4)改性環(huán)氧樹脂,用于粘貼纖維布碳素纖維加固材料是高強(qiáng)度碳纖維單向排列,用微量的樹脂浸滲后作為混凝土的修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)材料,其抗拉強(qiáng)度大約是鋼筋的10倍,并且具有重量輕、高彈性、高強(qiáng)度、高耐久性等特性。目前常用的碳纖維加固材料有國產(chǎn)的上海悍馬,進(jìn)口的有日本東麗,臺(tái)灣重億,美國赫氏Hexcel,新日本石油等
主要機(jī)具有砂輪切割機(jī)、角磨機(jī)、滾刷等,一般在2~4臺(tái)即可滿足工程要求。
每100平米面積碳纖維加固安排4名技術(shù)工人、6名普工。碳纖維布的施工應(yīng)由具過硬施工工藝技術(shù)的專業(yè)施工隊(duì)伍完成,并應(yīng)精心組織、精心施工.
1.所有進(jìn)場(chǎng)材料,包括悍馬碳纖維材料和膠粘劑材料,必須符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),并具有出廠產(chǎn)品合格證,符合工程加固補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)要求。
2.碳纖維材料在運(yùn)輸、儲(chǔ)存中不得受擠壓,以免碳纖維受損,也不得直接日曬和雨淋,膠結(jié)材料應(yīng)陰涼密閉儲(chǔ)存。
3.各工序的施工質(zhì)量,由技術(shù)人員負(fù)責(zé)指導(dǎo)、監(jiān)督,每一道工序完成后提請(qǐng)技術(shù)員檢查、認(rèn)可后,才能進(jìn)行下道工序。
4.涂底層涂料應(yīng)涂刷均勻、不得漏涂,嚴(yán)禁在不適合氣溫條件下施工,添加溶劑稀釋后的涂料應(yīng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)用完。溫度低于7℃,相對(duì)濕度RH<85%,混凝土表面含水率在8%以下,無結(jié)露現(xiàn)象時(shí),必須使用改性環(huán)氧樹脂。
5.構(gòu)件表面殘缺修補(bǔ)構(gòu)造物表面小孔、內(nèi)角必須用環(huán)氧膩?zhàn)有扪a(bǔ)平整,膩?zhàn)油抗魏?,表面仍存在的不平糙紋,應(yīng)再用砂紙磨平。
6.粘貼碳纖維
①貼碳悍馬碳纖維材料時(shí)須符合下述條件:a、碳纖維材料應(yīng)按規(guī)定裁切。b、氣溫、空氣濕度、構(gòu)件表面含水率等符合要求。c、底層涂料及膩?zhàn)舆_(dá)到指觸干燥(樹脂表面達(dá)到固化硬結(jié))。d、粘結(jié)樹脂的類型與施工時(shí)的氣溫適合,主劑和固化劑、固化促進(jìn)劑應(yīng)按規(guī)定的比例稱量準(zhǔn)確,裝入容器,用攪拌器攪拌均勻,一次調(diào)和量應(yīng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)用完。
②碳纖維粘貼的質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn):a、下涂和上涂滲浸入碳纖維束良好。b、碳纖維粘結(jié)嚴(yán)實(shí)。c、對(duì)于直徑在10mm以上30mm以下的空鼓,每平方米少于10個(gè)可認(rèn)為合格;若每平方米在10個(gè)以上,則認(rèn)為不合格,需進(jìn)行補(bǔ)修。對(duì)于直徑在30mm以上的空鼓,只要出現(xiàn),即認(rèn)為不合格,需進(jìn)行補(bǔ)修。d、順纖維方向搭接長(zhǎng)度不小于100mm,各層之間的搭接部位不得位于同一條直線上,層間必須錯(cuò)開至少250mm。e、碳纖維材料規(guī)格,粘貼位置、長(zhǎng)度、寬度、纖維方向、層數(shù)符合規(guī)定。
7.技術(shù)標(biāo)準(zhǔn):《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50367-2011。
碳纖維加固,只要設(shè)計(jì)合理,與一般的粘貼鋼板法比較費(fèi)用差不多,但碳纖維加固法施工便捷,工效高,沒有濕作業(yè),不需現(xiàn)場(chǎng)固定設(shè)施,施工占用場(chǎng)地少,在施工工期、施工條件方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。碳纖維加固法加固效果好,高強(qiáng)高效,適用面廣,質(zhì)量易保證,耐腐蝕及耐久性能。采用碳纖維加固修補(bǔ)后,基本不增加原結(jié)構(gòu)自重及原構(gòu)件尺寸。碳纖維加固具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、抗腐蝕、耐老化、耐久性好、物理性能穩(wěn)定等諸多優(yōu)點(diǎn)。其抗拉強(qiáng)度是同等截面鋼材的7-10倍。用碳纖維加固材料修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)是近來發(fā)展而成的新型工法,與混凝土結(jié)構(gòu)形成一體共同工作,利用碳纖維材料的抗拉強(qiáng)度達(dá)到的增強(qiáng)構(gòu)件承載能力及剛度的目的。這項(xiàng)技術(shù)具有施工簡(jiǎn)便快捷、安全可靠、耐久性好,能適應(yīng)各種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)外形,不影響原結(jié)構(gòu)的外觀等諸多優(yōu)點(diǎn)。已在混凝土結(jié)構(gòu)抗震修復(fù)加固補(bǔ)強(qiáng)工程中得到廣泛的應(yīng)用。
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