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碳纤维加固

一.概述：

碳纤维布加固修复混凝土结构技术是采用配套胶粘剂将碳纤维布粘贴于混凝土表面，起到结构补强和抗震加固的作用。广泛使用于建筑物梁、板、柱、墙的加固，并可用于桥梁、隧道等其它土木工程的加固补强。

二.主要材料：

2.1关于碳纤维织物的说明

a.特点：

1) 轻质、高强、厚度小；

2) 优质的耐久性、**的抗疲劳能力；

3）抗碱、抗腐、抗酸及耐腐蚀性；

4) 张力均匀，不扭曲变形；

5）强度高，能灵活地用于抗弯、抗剪及轴压加固。

6) 施工便捷。

b.材料性能：

名 称 碳纤维织物

单 位 质 量 g/m2 200/300

名 义 厚 度 mm 0.111/0.167

复合材料性能 抗拉强度（Mpa） 大于等于3000

弹性模量（Mpa） 大于等于2.1X105

断裂伸长% 大于等于1.5

2.2碳纤维配套树脂：

a.打底胶：

底胶是双组分、低粘度、高渗透性环氧类胶粘剂。对混凝土有优良的封闭性及粘接力，保证混凝土结构与碳纤维复合体系之间的应力传递，尤其适合用于标号较低、多毛细孔的混凝土基面。

使用方法：将底胶与底胶固化剂按配比混合，充分搅拌均匀，放置5－10min熟化，然后用适当工具将配好的底胶刷于混凝土基面上，涂刷底胶前基面应保证干燥、清洁。底胶适合使用温度为－5℃～40℃，施工温度较低时在配比范围内可略增加固化剂用量。底胶的用量随混凝土的疏松程度而变化。疏松的基面，有时可能需涂刷两遍以上，直至封闭基面。反之，致密的混凝土基面用量较小，高强度、高密度的混凝土基面，甚至可以不用。底胶硬化后方可进行下道工序。

b.找平胶：

找平胶是双组分，用于涂刷过底层树脂的混凝土表面的孔洞抹平，并将待加固构件（如梁、墙）的转角部位修补成圆弧。

使用方法：按产品配比配制结构胶，对混凝土表面缺陷及转角部位进行找平，针对混凝土表面条件的缺陷程度，适当增减胶的用量。

c.面胶：

面胶是双组分，无溶剂、高强度的环氧类胶粘剂，对碳纤维材料有良好的浸润性，面胶浸润到碳纤维片材中形成的复合材料具有较强的力学性能和优良的耐久性能。面胶在保证良好浸润性能的同时，也具有较好的触变性能，使垂直面施工流淌性较小。

使用方法：根据施工环境温度选用面胶，5℃～40℃选用常规胶，其配比随施工环境温度变化而略有不同。-5℃～5℃选用冬季特种面胶，使用时两种组分应充分混合均匀，放置5min左右熟化。即配即用，以保证胶的浸润性，较重要的是施工工具与方法应保证胶能浸润到碳纤维片材中，形成的碳纤维复合材料应做到平整、无空鼓，在面胶尚未硬化前应做检查，及时修复。

三.碳纤维工艺

3.1工艺流程.

定位放线→基层处理（砼面层处理）→找平处理→涂刷底层树脂→粘贴碳纤维片材→涂刷面料→固化养护→竣工验收

3.2施工方法：

A).定位放线

按设计要求在 部位放线，放线宽度应在粘碳投影面外围加宽20mm，这样在用或酒精擦拭砼面时，便可减少对粘贴面的污染。

B).基层面处理

混凝土粘贴面处理：

1） 用电锤将原混凝土面层剔除（如有抹灰层，亦应剔除），露出原混凝土基层，用角磨机打磨混凝土表面浮浆层，打磨宽度为每边比片材宽度多1～2cm，去除表面水泥灰浆直至露出混凝土坚实层，粗糙程度越大越好。用压缩空气除去灰尘，粘贴前用棉丝蘸或酒精刷拭表面除去浮尘及油污。由于预制板脱离剂等化学物质的存在，可能影响底胶的粘结性，所以基面打磨必须全面彻底。如清除表面遇有蜂窝麻面，应用修补料将表面修补找平；如原混凝土有裂缝，应进行灌胶或封闭处理。

2） 转角处曲面半径：梁边、墙角直角处用角磨机进行倒角处理，转角的曲面半径R不小于20mm以保证碳纤维在转角处的圆滑过渡，并不会损伤碳纤维丝。梁板棱角的处理见下图所示：

3）表面处理完之后，用压缩空气机将粉尘吹净。

C).涂刷底层树脂

用滚桶刷将底层树脂均匀涂抹于混凝土表面。待树脂表面指触干燥时即进行下一步工序施工。

D).找平处理

用计量器配制找平材料，找平胶与固化剂的重量比为4：1，充分搅拌至颜色均匀。打底胶每平米使用量为0.2Kg左右。

混凝土表面若有局部凹凸不平往往造成碳纤维粘结不良，用修复材料修补至平缓。待修复材料表面指触干燥时即可进行下一步工序施工。

E).粘贴片材

按设计要求的尺寸裁剪片材，需注意的是，碳纤维布裁剪应沿着纤维丝的方向（由其受力方式决定），且裁剪后的碳布不可折叠以避免损伤纤维丝，而应小心的卷起。配制浸渍树脂并均匀涂抹于所要粘贴的部位。按照放线的位置沿纤维方向粘贴片材。用罗拉沿纤维方向多次滚压，挤出气泡并使浸渍树脂充分浸透碳纤维布。滚压时不准损伤片材。

此外，粘贴施工中常发生以下问题，按如下方法处理：

1） 转角部位（如梁、柱）粘贴时容易发生粘结不牢、纤维布浮起现象，此时应增加浸渍树脂的用量；

2） 降雨时的雨水、刮风时的沙尘容易附着时，应使用苫布及时遮盖加以保护；

3） 施工中出现结露现象时，应采取用干燥的布擦拭等应急措施。

F).固化养护

为减少雨水、砂、灰尘等对施工质量造成的不利影响，在粘贴完碳纤维后应加强成品的养护措施，并根据环境温度的不同确定养护周期的长短。

环境温度在20℃以上时，初期硬化养护时间约1天，养护1周后方可进行施工质量检测；环境温度在10℃～20℃时，初期硬化养护时间约1～2天，养护1～2周后方可进行施工质量检测；环境温度在10℃以下时，初期硬化养护时间约2天，养护2周后方可进行施工质量检测。

粘贴后初期硬化期内，不允许对片材进行锤击、移动或高温处理。

3.3竣工验收

施工过程中，施工班组随时进行自检；完工后，首先由质检员进行初验，然后请甲方、监理方根据《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》的要求进行验收。

主控项目见下表：

碳纤维验收项目表

序号 检测项目 合格标准 检测方法

1 碳纤维片材粘贴位置 与图纸位置相比，偏差≤10mm 尺测

2 碳纤维粘贴量 ≥设计要求面积 实测计量

3 粘贴质量 空鼓总面积小于粘结总面积的5% 锤击法