加固公司_加固工程_加固材料-前景建筑工程

橋梁結(jié)構(gòu)碳纖維加固技術(shù)與應(yīng)用

（一）前言

中國橋梁工程的發(fā)展已具有相當(dāng)規(guī)模，公路交通量不斷增加，行車密度及車輛載重越來越大，公路橋梁負(fù)荷日趨加重。有一部分公路橋梁是中國20世紀(jì)80年代以前修建的，因其設(shè)計荷載標(biāo)準(zhǔn)偏低，普遍存在承載力不足的問題。而20世紀(jì)80年代以后修建的，其中已有不少橋梁暴露出缺陷，更有一些在遠沒有達到設(shè)計壽命時出現(xiàn)耐久性能嚴(yán)重退化的現(xiàn)象，影響其承載能力和使用壽命。在錨固底座對應(yīng)位置埋入配套的高強螺栓，將錨固底座安裝上去并用配套螺母固定。因此，采用適當(dāng)?shù)募庸毯透脑旒夹g(shù)措施，恢復(fù)和提高橋梁的承載能力及通行能力，延長橋梁的使用壽命，以適應(yīng)現(xiàn)代化交通運輸?shù)男枰兊檬制惹小?

（二）碳纖維材料特性

碳纖維增強塑料是碳纖維材料通過一定的制作工藝與特定的樹脂材料復(fù)合而制成的，其力學(xué)特點是應(yīng)力應(yīng)變量完全線彈性，不存在屈服點或塑性區(qū)。碳纖維材料具有優(yōu)異的物理力學(xué)性能。加固混凝土構(gòu)件所用的碳纖維布，是由碳纖維長絲經(jīng)編織而制成的柔軟片材。碳纖維布在編織時，將大量的碳纖維長絲沿一個主方向均勻平鋪，用的非主方向碳纖維絲將主方向碳纖維絲編織連接在一起，形成很薄的以主纖維方向受力的碳纖維布。碳纖維布的抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)大于3000MPa，彈性模量大于2.0×l05MPa.綜合材料的物理、力學(xué)特性分析，要想大限度地發(fā)揮材料自身的優(yōu)勢，適宜將CFRP材料作為橋梁結(jié)構(gòu)的受拉或預(yù)應(yīng)力受彎構(gòu)件，特別適用于純受拉構(gòu)件，工程實踐也證明了這一點。2、環(huán)氧樹脂特性環(huán)氧樹脂固化后也具有良好的物理、化學(xué)性能，環(huán)氧樹脂介點性能良好，制品穩(wěn)定性好，變定收縮率小，柔韌性較好，硬度高，對堿及大部分溶劑穩(wěn)定，而且使用環(huán)氧樹脂可以加強兩種材料之間的粘結(jié)強度。目前，用于橋梁加固的碳纖維材料主要是承受拉應(yīng)力，約束裂縫的開展。

（三）碳纖維加固補強的施工工藝

1、根據(jù)設(shè)計確定粘貼碳纖維的范圍進行基底處理

(1)將砼構(gòu)件表面的殘缺、破損及碳化層部分清除干凈，達到結(jié)構(gòu)密實部位。檢查外露鋼筋是否有銹蝕，并進行必要的處理。對經(jīng)過剔鑿、清理和露筋的構(gòu)件殘缺部分進行修補復(fù)原；

(2)裂縫修補?？p寬小于0.2mm的裂縫，用環(huán)氧樹脂進行表面涂刷密封；大于0.2mm的裂縫用環(huán)氧樹脂灌縫；

(3)將構(gòu)件表面凸出部分（模板的段差等）打磨平整，修復(fù)后的段差盡量平順。用磨光機把棱角磨成半徑大于30mm的圓角；

(4)清洗打磨過的構(gòu)件表面，并使其充分干燥。

2、底層涂刷（底層涂料具有較強的滲透性，可滲入砼表面內(nèi)）

(1)把底層涂料的主劑和固化劑按規(guī)定比例稱量準(zhǔn)確后放人容器內(nèi)，用攪拌器拌均勻，一次調(diào)和量應(yīng)在可使用時間內(nèi)用完為準(zhǔn)；

(2)用滾筒刷均勻的涂刷底層涂料；

(3)底層涂料固化后，表面有凸起部分時要用砂紙磨光；

(4)注意在氣溫小于5℃，相對濕度大于85，砼表面含水率在8%以上，有結(jié)露可能而無可靠保證措施時，均不得施工。

3、環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠對構(gòu)件表面殘缺的修補

(1)構(gòu)件表面凹陷部位應(yīng)用環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠填平，修復(fù)至表面平整；

(2)內(nèi)角（段差、起拱等）要用環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠填補使之平順。

4、貼碳纖維

(1)為了防止碳纖維受損，在碳纖維運輸、儲存、裁切和粘貼過程中，嚴(yán)禁受彎折；

(2)碳纖維接頭必須搭接10cm以上，橫向不需搭接；

(3)按規(guī)定比例摻配樹脂主劑和固化劑，用滾筒刷均勻地涂刷黏結(jié)樹脂，稱為下涂；

(4)貼碳纖維時，在碳纖維片和樹脂之間盡量不要有空氣，可用羅拉沿著纖維方向在碳纖維上對此滾壓，使樹脂滲入碳纖維中。

5、養(yǎng)護

粘貼碳纖維片后，需自然養(yǎng)護24h達到初期固化，并保證固化期間不受干擾。

6、涂裝

根據(jù)需要可在樹脂固化后加固補強構(gòu)件表面，涂刷耐火涂層和色彩。

（四）碳纖維加固處理要點

在進行結(jié)構(gòu)加固處理前，先對梁板采取有效地卸載和支頂措施，然后按以下施工工序進行加固施工。

1、破損面混凝土表面處理：清除被加固構(gòu)件表面的剝落、疏松、蜂窩、腐蝕等劣化混凝土，露出混凝土結(jié)構(gòu)層。

2、按設(shè)計要求對破損面鋼筋處理后用環(huán)氧樹脂裂縫膠進行灌縫或封閉處理，并保證鋼筋保護層厚度不小于15mm.利用打磨機將其表面打磨平整，并用鋼刷將其表面的粉塵、油污等不潔物清除干凈，使構(gòu)件加固表面平整、干燥無粉塵。（二）碳纖維材料特性碳纖維增強塑料是碳纖維材料通過一定的制作工藝與特定的樹脂材料復(fù)合而制成的，其力學(xué)特點是應(yīng)力應(yīng)變量完全線彈性，不存在屈服點或塑性區(qū)。另外，如碳纖維需沿基纖維方向繞構(gòu)件轉(zhuǎn)角處粘貼時，轉(zhuǎn)角粘貼處要進行倒角處理并打磨成圓弧狀，圓弧半徑不應(yīng)小于20mm.

3、涂刷底層樹脂：用滾筒刷將底層樹脂均勻涂抹于混凝土表面，待樹脂表面指觸干燥時即進行下一道工序施工。

4、找平處理：表面凹陷部位用找平材料填補平整，且不應(yīng)有菱角。

5、粘貼碳纖維片材：將配制好的浸漬樹脂均勻涂抹于所要粘貼的部位，并用橡膠滾筒沿纖維方向多次滾壓，擠除氣泡，使浸漬樹脂充分浸透碳纖維布，滾壓時不得損傷碳纖維布。多層粘貼重復(fù)上述步驟，待纖維表面接觸干燥時即可進行下一層的粘貼。3、柔軟加工性強碳纖維雙向布的可塑性佳，可以任意加工成各式形狀，同時可以根據(jù)使用者的不同需求來設(shè)計加工體育器材。如超過60min，則應(yīng)等12h后，再行涂刷粘結(jié)劑粘貼下一層。

6、在后一層的碳纖維布的表面均勻涂抹浸漬樹脂。

7、必要時進行表面防護及外觀處理。

（五）注意事項

1、碳纖維片材選擇注意事項

碳纖維片材的編織均勻性，將直接影響加固質(zhì)量。碳纖維束只有分布排列均勻，加工成復(fù)合材料后才能起到整體均勻受力的作用，若材質(zhì)的均勻性不好，則構(gòu)件受力后到之纖維片拒不受力不均，使碳纖維補強的效果不能充分發(fā)揮出來。4、貼碳纖維(1)為了防止碳纖維受損，在碳纖維運輸、儲存、裁切和粘貼過程中，嚴(yán)禁受彎折。因此，選擇均勻性較好的碳纖維片材，是加固質(zhì)量的關(guān)鍵。

2、碳纖維（片材）粘貼注意事項

①在表面處理和粘貼碳纖維片材前，應(yīng)按加固設(shè)計部位放線定位。

②按設(shè)計要求的尺寸裁剪碳纖維片材，裁剪后的織物寬度不宜小于150mm且不應(yīng)小于100mm.

③將碳纖維片材表面擦拭干凈至無粉塵。如需粘貼兩層時，對底層碳纖維片材兩面均應(yīng)擦拭干凈。

④擦拭干凈的碳纖維片材應(yīng)立即涂刷粘結(jié)樹脂，膠層應(yīng)呈凸起狀，平均厚度不小于2mm.

⑤將涂有粘結(jié)樹脂的碳纖維片材用手輕壓貼于需粘貼的位置。用橡膠滾筒順纖維片材方向均勻平穩(wěn)壓實，使樹脂從兩邊溢出，保證密實無空洞。當(dāng)平行粘貼碳纖維時，兩片之間孔隙應(yīng)不小于5mm.

⑥需粘貼兩層碳纖維片材時，可連續(xù)粘貼。如不能連續(xù)粘貼，則再開始前應(yīng)對底層碳纖維片材重新做好清潔工作。

⑦施工宜在5℃以上環(huán)境溫度條件下進行，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，應(yīng)使用適用于低溫的配套樹脂或采用升溫處理措施。

⑧施工時應(yīng)考慮環(huán)境濕度對樹脂固化的不利影響，其粘貼部位混凝土的含水率不應(yīng)大于4％。

⑨樹脂配制時應(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。攪拌用容器內(nèi)不得有油污及雜質(zhì)。宜根據(jù)現(xiàn)場實際溫度決定樹脂的每次拌合量，并嚴(yán)格控制使用時間。

⑩為了保證粘貼的質(zhì)量，不同季節(jié)、不同溫度條件下，應(yīng)使用不同型號的粘貼樹脂，這樣才能對樹脂施工的可操作時間和固化時間進行有效控制。

（六）對碳纖維加固補強技術(shù)的展望

碳纖維用于砼結(jié)構(gòu)的修復(fù)補強雖然時間不長，但發(fā)展很快，其主要原因在于碳纖維片加固存在較多優(yōu)點：

1、施工簡便迅速，無需模板、夾具、支撐等；

2、不增加結(jié)構(gòu)重量，碳纖維片重量200g/m2～300g/m2，設(shè)計厚度0.111mm～0.167mm，加上環(huán)氧樹脂的重量也很輕，對結(jié)構(gòu)自重影響可忽略不計；

3、能適應(yīng)各種結(jié)構(gòu)外形的補強；

4、可以多層粘貼?？筛鶕?jù)設(shè)計要求，在一個部位重疊粘貼。

（七）結(jié)束語

隨著我國高等級公路的迅速發(fā)展，高速公路橋梁通車?yán)锍桃苍诓粩嘣鲩L，橋梁由于各種原因造成承載力降低、混凝土強度降低或需要提高抗震能力和修補橋梁裂縫，都可以應(yīng)用碳纖維布補強技術(shù)。

芳綸碳纖維板

1、芳綸纖維板是以芳綸纖維為增強材料，以環(huán)氧樹脂為基體材料，并滲入適量輔助劑，經(jīng)拉擠工藝和加熱固化處理形成的一種新型復(fù)合材料。芳綸纖維具有高強度、高模量、低延伸、電絕緣、抗震性好、可紡性、施工簡便等優(yōu)良性能，可以提供板材所需要的高強度；環(huán)氧樹脂是一種改性的熱固性樹脂，可以提供板材較好的耐腐蝕性能。在做拉拔時由于需要實驗人員到現(xiàn)場進行試驗，需要施工單位提前與實驗室人員定好時間，并且在試驗期間，需要監(jiān)理在旁邊進行見證。纖維加固方法已逐漸受到建筑工程結(jié)構(gòu)界廣泛的關(guān)注。在國外芳綸纖維板已得到廣泛的應(yīng)用，然而在我國尚處于起步階段，相關(guān)研究與資料更是少之又少。

2、基本性能

首先，由于芳綸纖維板結(jié)合了纖芳綸維的高強度與環(huán)氧樹脂，芳綸纖維板的力學(xué)物理性能體現(xiàn)在其具有優(yōu)異的抗拉強度、彈性模量、抗蠕變、抗震性能。

芳綸碳纖維板抗拉強度比鋼筋大3-4倍左右，彈性模量卻略低于鋼板。由于采用不同配比、性能各異的樹脂又具有較高粘結(jié)強度，能有效傳遞芳綸纖維板與混凝土兩種材料間的應(yīng)力，保證不產(chǎn)生界面的粘結(jié)剝離。

除此之外，芳綸纖維板優(yōu)異的熱穩(wěn)定性也是使其優(yōu)于纖維加固方式的重要因素之一。多層粘貼重復(fù)上述步驟，待纖維表面接觸干燥時即可進行下一層的粘貼。芳綸纖維板耐熱性能穩(wěn)定，不論是在204℃的超高溫情況下還是-196℃的超低溫情況下，芳綸纖維板都可以不分解不熔化，其用于建筑加固都能增強基體的耐腐蝕性，耐久性，延長建筑物的使用壽命，從而在一定意義上降低了工程的維護成本和保養(yǎng)費用。

碳纖維雙向布結(jié)構(gòu)與材料簡述

隨著我國商業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展，人們的物質(zhì)生活水平也在不斷提高，然而越來越快的生活和工作節(jié)奏也給人們帶來了或大或小的壓力。于是更多的人選擇利用運動來舒緩自己的身心，排解自己的壓力，使體育行業(yè)得到了的繁榮。7、粘貼碳纖維板系統(tǒng)在張拉完成后，緊固張拉端螺母，卸掉千斤頂，通過自反力裝置將壓板頂至梁底，使碳纖維板與梁底緊密貼合，擰緊壓板螺母，完成碳纖維板的粘貼。然而，現(xiàn)代競技體育發(fā)展對體育器材的改進與研制的要求也提上日程。

碳纖維雙向布是以碳纖維為基體材料，以棉花為輔助材料，經(jīng)經(jīng)線編織工藝處理形成的一種新型復(fù)合材料。碳纖維提供了碳纖維雙向布所需要的高強度，棉線使碳纖維紗線固定不脫落，編織成安正的碳纖維雙向布，提高穩(wěn)定性。但也有不少人疑薄薄一層的碳纖維布，加固真的能達到預(yù)期的效果嗎。雙向碳纖維布主要以碳纖維為基體材料，以棉線為輔助材料，經(jīng)引紗、經(jīng)緯線編織、預(yù)成型、裁剪等處理制造而成。

碳纖維是含碳量在90%以上的纖維材料，是由有機纖維原絲在1000℃以上的高溫碳化形成。碳纖維是一種力學(xué)性能十分優(yōu)異的纖維材料，主要體現(xiàn)在其比重不到鋼材的四分之一，拉伸強度在3500Mpa以上。環(huán)氧樹脂玻璃纖維復(fù)合筋易于切割，施工方便，刀盤可直接切割，可按不同工程要求生產(chǎn)各種不同規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)及非標(biāo)準(zhǔn)件。此外碳纖維還具有耐高溫、耐腐蝕、耐磨損、耐疲勞、耐蠕變性、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、小比重和熱膨脹系數(shù)小的優(yōu)良性能。與其他芳綸纖維、玻璃纖維不同，碳纖維具有明顯的各向異性，柔軟可加工性。

碳纖維在鋼結(jié)構(gòu)加固中效果如何

碳纖維加固能在混凝土結(jié)構(gòu)中起到作用，是由于碳纖維與混凝土形成整體，在荷載繼續(xù)增加時，能夠與混凝土形成整體共同受力，分擔(dān)混凝土結(jié)構(gòu)承受的荷載以提高結(jié)構(gòu)承載力。假如當(dāng)操作不慎弄到皮膚或衣物上時，要盡快用酮清洗同時用大量清水沖洗。在混凝土加固的時候，要求碳纖維自身強度必須有保障和碳纖維必須與基材形成整體共同受力，否則碳纖維加固都將無法生效。

碳纖維加固技術(shù)的不斷發(fā)展，新的技術(shù)已經(jīng)將碳纖維用于鋼結(jié)構(gòu)中，有一點是需要注意的，那就是與基材共同受力，會影響碳纖維在鋼結(jié)構(gòu)中運用的重要因素。碳纖維在對鋼結(jié)構(gòu)進行加固時，由于基材的不同，相較混凝土結(jié)構(gòu)易發(fā)生粘接破壞、致使碳纖維無法充分發(fā)揮強度。橋梁結(jié)構(gòu)碳纖維加固技術(shù)與應(yīng)用（一）前言中國橋梁工程的發(fā)展已具有相當(dāng)規(guī)模，公路交通量不斷增加，行車密度及車輛載重越來越大，公路橋梁負(fù)荷日趨加重。為了達到預(yù)期的加固效果，碳纖維復(fù)合材端部必須采取錨固措施。

碳纖維復(fù)合材的性能還在不斷的提升中，能夠為鋼結(jié)構(gòu)加固提供越來越強大的支持。隨著材料的不斷優(yōu)化、突破、粘貼碳纖維復(fù)合材加固必將用于更多、鋼結(jié)構(gòu)，為更多的結(jié)構(gòu)安全保駕護航。