1、- 1 -改造加固中的碳纤维加固施工工法1前言碳纤维加固是近年来美日等国家所研发的应用在土木工程中的新型补强技术。该方法采用同一方向排列的碳纤维织物,在常温下用环氧树脂胶粘贴于混凝土结构表面，利用其紧密粘着混凝土表面,使二者作为一个新的整体，共同受力，是一种非常简单且优良的加固补强方法，与传统的粘钢加固不同,碳纤维加固在不增加结构物的荷重的前提下达到高效加固的目的。2特点（1）施工简便（不需大型施工机构及周转材料） 、快捷，没有湿作业，易于操作，经济性好。 （2）能提高结构的强度、耐腐蚀性及耐久性。（3）能够适合任何形状的结构加固。（4）适用范围广，施工工期短。（5）该方法采用同一方向排列的碳
2、纤维织物，在常温下用环氧树脂胶粘贴于混凝土结构表面，利用其紧密粘着混凝土表面，使二者作为一个新的整体，共同受力，是一种非常简单且优良的加固补强方法，与传统的粘钢加固不同，碳纤维加固在不增加结构物的荷重的前提下达到高效加固的目的。3适用范围本工法适用于对钢筋混凝土构件的抗弯、抗剪、抗震加固及砌体结构的抗震加固的施工。4材料性能4.1 碳纤维片材的主要力学性能指标应满足下表要求：碳纤维布的主要力学性能指标性能项目 性能指标抗拉强度标准值 3000MPa弹性模量 2.110 5MPa- 2 -伸长率 1.5单层碳纤维布材的单位面积质量不宜低于 150g/m2，且不宜高于 450 g/m2。4.2 底
3、层树脂用于增强表面混凝土与找平材料或粘结树脂界面粘结强度。底层树脂的性能指标性能项目 性能指标正拉粘结强度 2.5MPa，且不小于被加固混凝土的抗拉强度标准值 ftk4.3 找平树脂的作用使表面平整度符合规定要求，并与底层树脂及浸渍树脂具有可靠的粘结强度找平树脂的性能指标性能项目 性能指标正拉粘结强度 2.5MPa，且不小于被加固混凝土的抗拉强度标准值 ftk4.4 浸渍树脂和粘结树脂是粘贴碳纤维布的主要粘结材料，其作用是使碳纤维布与混凝土得到充分的粘结，使其共同承受结构的作用浸渍树脂和粘结树脂的性能指标性能项目 性能指标拉伸剪切强度 10MPa拉伸强度 30MPa压缩强度 70MPa弯曲强度
4、 40MPa正拉粘结强度 2.5MPa，且不小于被加固混凝土的抗拉强度标准值 ftk弹性模量 1500MPa伸长率 1.54.5 配套树脂类粘结材料试验方法详见碳纤维片材加固混凝土结构技术规程 （CECS146:2003） 。5工艺原理构件外部粘贴碳纤维加固法是根据结构构件受力分析计算结果和受力特征，应用配套树脂将碳纤维材料粘贴于强度不满足受力要求的混凝土构件外部相应部位，以达到构件满足承载力要求的一种补强加固方法。- 3 -外部粘贴碳纤维加固原理与粘贴钢板加固基本相同，是利用其配套树脂的抗剪切强度将混凝土构件承担的荷载传递给碳纤维片材，使后粘贴碳纤维片材和原钢筋混凝土构件共同承受荷载作用力的
5、一种加固方法，5.1 板加固由于使用荷载发生变化，原有楼板承载力达不到使用要求，需对其进行加固。加固采用板底粘贴碳纤维布法，双向粘贴。加固后抗弯承载力不超过原设计能力 40%。由于楼板粘贴部位局部存在不可拆卸的障碍物，纤维布需要断开，采用改变受力途径的做法，即在其两侧加贴碳布进行补强，具体做法详见下图。补粘贴原则：补粘贴布的截面积断开粘贴布的截面积的 1.5 倍。- 4 -5.2 梁加固由于荷载增加致使混凝土梁抗弯、抗剪不足，需补强加固。具体采用梁底粘贴单层碳纤维布，从而提高梁的抗弯、抗剪能力（不超过原梁承载能力 40%） ，达到补强效果。（1）框架梁 A双 层 U型 箍 卷 上 顶 板20m
6、宽 中 线 间 距 30单 层 碳 纤 维 压 板3宽 通 长 粘 贴碳 纤 维 布 两 层宽 通 长 居 梁 中 粘 贴梁高 梁 宽 （2）基础反梁- 5 -6工艺流程及操作方法6.1 工艺流程施工准备基层处理涂底层树脂找平涂刷浸渍树脂或粘贴树脂粘贴碳纤维布表面养护防护6.2 施工方法6.2.1 施工准备认真阅读施工图纸，拟订施工方案和计划，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，并按加固设计部位放线定位。6.2.2 基层处理（1）混凝土表面出现剥落、空鼓、蜂窝、腐蚀等劣化现象的部位应予以凿除，对于较大面积的劣质层在凿除后应用环氧砂浆进行修复。（2）混凝土角磨机、砂纸等机
7、具除去混凝土表面的浮浆、油污等杂质，构件基面的混凝土要打磨平整，尤其是表面的凸起部位要磨平。（3）风机将混凝土表面清理干净，并保持干燥。6.2.3 涂底层树脂配置底层树脂，将底胶均匀涂刷于混凝土表面，待胶固化后（固化时间视现场气温而定，- 6 -以指触干燥为准）再进行下一工序施工。6.2.4 找平待底层处理树脂固化后即可转入下道工序。配置并涂刷找平树脂，修补拼缝及表面缺损，使砼表面平整。如果砼表面凹凸不平较严重时，可将无灰尘的干砂子混入修平树脂中，使砼表面基本平整，然后用找平树脂抹平表面，转角粘贴处要进行倒角处理并打磨成 R20mm 圆弧状。r 20m碳 纤 维 布构 件 外 表 面 转 角
8、处 粘 贴 示 意6.2.5 涂刷浸渍树脂（粘贴树脂）配置浸渍树脂并均匀涂抹于待粘贴的部位，在搭接、混凝土拐角等部位要多涂刷一些。涂刷厚度要比底胶稍厚。严禁出现漏刷现象，特别注意要粘贴碳纤维的边缘部位。6.2.5 粘贴碳纤维布(1)在粘贴碳纤维布之前，按加固部位放线定位。(2)在确定所粘贴部位无误后铺贴单层碳纤维布，然后用滚子沿纤维方向重复滚压,挤出气泡，并使浸润树脂浸透纤维布。再在碳纤维表面均匀涂刷一遍浸润树脂，并用滚子重复滚压压实。(或用软刮板进行)(3)待碳纤维布上的浸润树脂基本凝胶后。均匀刷一层表面处理树脂。(4)多层粘贴（层数不宜超过五层，否则将导致混凝土结构的脆性破坏）应重复上述步
9、骤，待碳纤维布表面指触干燥方可进行下一层的粘贴。(5)在最后一层碳纤维布的表面均匀涂抹浸渍树脂。6.2.6 表面养护防护粘贴后碳纤维布需在规定温度下养护 24 小时，为了防止加固后的混凝土构件表面受损，提高耐久性必须进行外部防护，一般可抹水泥砂浆等措施，有防火要求时可在表面刷防火涂料。- 7 -7机具设备现场所需主要机具设备见下表：主要机具设备一览表序号 名称 规格 数量 备注1 二级大电箱 2 台 电源2 三级流动小电箱 8 个 电源3 磨光机 12 台 打磨4 拌胶器 3 个 拌胶5 刮板 10 把 粘碳6 手锤 8 磅 5 把 剔凿7 钢錾 25280 10 根 剔凿8 滚子 10 把
10、粘碳9 毛刷 2“ 10 把 粘碳10 壁纸刀 6 把 粘碳11 剪刀 6 把 粘碳12 鼓风机 2 台 粘碳13 合尺 5 把 粘碳8劳动组织技术员 1 人，负责施工方案的编制。施工员 1 人，负责现场的施工组织。安全员 1 人，负责无粘结预应力筋处理的安全。材料员 1 人，负责材料的采购工作。放线工 1 人，负责现场加固范围定位。电工 1 人，负责现场安全用电工作。专业工人 15 人，负责涂底胶、找平、粘贴碳纤维。- 8 -9质量标准及检验方法(1)施工之前,应确认碳纤维片材和配套树脂类粘结材料的产品合格证、产品质量出厂检验报告，各项性能指标符合规定要求。(2)按规定进行各工序隐蔽工程的检
11、验及验收，如施工质量不满足规范要求，要立即采取补救措施或返工。（3）碳纤维片材的实际粘贴面积不应少于设计面积，位置偏差不应大于 10mm。（4）碳纤维片材与混凝土之间的粘结质量，可用小锤轻轻敲击或手压碳纤维片材表面的方法检查，总有效粘结面积不应低于 95%。当碳纤维布的空鼓面积小于 100cm2时，可采用针管注胶的方式进行修补。空鼓面积大于 100cm2时，宜将空鼓处的碳纤维片材切除，重新搭接贴上等厚的碳纤维片材。搭接宽度不小于 10cm。10安全措施(1)碳纤维片材为导电材料，使用碳纤维片材时应尽量远离电器设备及电源。(2)使用中应避免碳纤维片材的弯折。(3)碳纤维片材配套树脂的原料应密封储存，远离火源，避免阳光直接照射。(4)树脂的配制和使用场所，应保持通风良好。(5)施工点严禁烟火。(6)材料存放处严禁烟火，有专人看管，并准备干粉灭火器（按规定数量） 。(7)施工时除施工人员外不得有闲杂人员进入施工点。11效益分析采用粘碳纤维对结构进行加固，与粘钢相比基本不增加原结构尺寸及自身重量，且施工简便、快捷，加快了施工进度，加固效果良好。
