碳纖維加固施工工法(編號(hào)：SZJXGF04-)中國華西公司有限公司一、前言碳纖維材料用于混凝土構(gòu)造加固修補(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)有建筑中有相稱一部分由于當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)荷載原則低造成歷史遺留問題，某些建筑由于使用功效的變化，難以滿足現(xiàn)在規(guī)范使用的需求，亟需進(jìn)行維修、加固?，F(xiàn)在慣用的加固辦法有諸多，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)構(gòu)造技術(shù)是繼加大混凝土截面、粘鋼之后的又一種新型的構(gòu)造加固技術(shù)。二、特點(diǎn)碳纖維與傳統(tǒng)的加大混凝土截面或粘鋼混凝土補(bǔ)強(qiáng)相比，含有節(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)量易確保，基本不增加構(gòu)造尺寸及自重，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，減少加固成本。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。三、碳纖維加固合用范疇碳纖維加固法可用于混凝土構(gòu)造抗彎、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)。四、工藝原理將抗拉強(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（單向持續(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)的構(gòu)造上，形成一種新的復(fù)合體，使增強(qiáng)粘貼材料與原有鋼筋混凝土共同受力增大構(gòu)造的抗裂或抗剪能力，提高構(gòu)造的強(qiáng)度、剛度、抗裂性和延伸性。五、工藝流程及操作要點(diǎn)工藝流程能夠歸納為：施工準(zhǔn)備砼表面解決涂刷底膠構(gòu)件表面殘缺面修補(bǔ)粘貼碳纖維表面養(yǎng)護(hù)找平材料配備底層或樹脂配制浸漬樹脂配制

1．混凝土表面解決1將混凝土構(gòu)件表面的殘缺、破損部分去除干凈。2對(duì)通過剔鑿、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)：縫寬不大于0.2mm的裂縫，用環(huán)氧樹脂進(jìn)行表面涂刷密封；不不大于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，并使其充足干燥。2．缺點(diǎn)部位涂刷底膠將配好的底膠（粘結(jié)劑），用涂刷均勻于缺點(diǎn)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)以下：1膩?zhàn)又鲃⒐袒哌M(jìn)劑、固化劑按規(guī)定比例稱量精確，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)犹钇剑迯?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)濕度不大于85%的條件下施工。膩?zhàn)油抗魏?，表面仍存在的凹凸糙紋，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)，如無有效方法不得施工。為避免碳纖維受損，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)度普通以不超出6m為宜。為避免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)。碳纖維縱向接頭必須搭接20cm以上。該部位應(yīng)多涂樹脂，碳纖維橫向不需要搭接。其施工工藝要點(diǎn)以下：1粘貼樹脂的主劑、固化催促劑和固化劑應(yīng)按規(guī)定的比例稱量精確，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?？捎昧_拉（專用工具）沿著纖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)成早期固化，應(yīng)確保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)在樹脂早期固化后進(jìn)行，并應(yīng)恪守所用涂料的有關(guān)原則和施工規(guī)定。六、材料

碳素纖維材料是高強(qiáng)度碳纖維單向排列（材料規(guī)格形狀見圖），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)度大概是鋼筋的10倍，并且含有重量輕、高彈性、高強(qiáng)度、高耐久性等特性?，F(xiàn)在慣用的碳纖維材料有國產(chǎn)的上海同砼、北京中煤，進(jìn)口的有臺(tái)灣重億，美國Heroman（赫爾曼）、日本新石油等，碳纖維材料技術(shù)指標(biāo)見下表。碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料基本性能規(guī)定基本性能項(xiàng)目碳纖維預(yù)成型板碳纖維織物條型板L型板濕法鋪層抗拉強(qiáng)度原則值（Mpa）≥2800≥2400≥3000彈性模量（MPa）≥1.6×105≥1.4×105≥2.1×105極限延伸率（％）≥1.7≥1.6≥1.4彎曲強(qiáng)度（MPa）——700纖維體積含量（％）≥65≥65—單位面積重量（g/㎡）——200～300注：表中抗拉強(qiáng)度原則值應(yīng)按置信度C=0.99、可靠度單側(cè)置信度下限為0.95擬定，當(dāng)實(shí)驗(yàn)樣本容量n＝15時(shí)，抗拉強(qiáng)度原則值ftk＝ft－3.1S式中ft為抗拉強(qiáng)度平均值；S為原則差。粘貼碳纖維材料的粘結(jié)劑應(yīng)按廠商提供的配制闡明進(jìn)行配制，粘結(jié)劑的基本性能符合對(duì)應(yīng)規(guī)定：粘貼碳纖維粘結(jié)劑的基本性能規(guī)定基本性能項(xiàng)目規(guī)定指標(biāo)膠體性能壓縮強(qiáng)度（MPa）≥70拉伸強(qiáng)度（MPa）≥30彎曲強(qiáng)度（MPa）≥40彈性模量（MPa）≥4×103粘結(jié)能力粘結(jié)拉伸強(qiáng)度（MPa）金屬/金屬（除底涂膠）≥30金屬/混凝土實(shí)驗(yàn)室≥2.5,且混凝土拉壞現(xiàn)場(chǎng)≥1.2ftk,且混凝土拉壞拉伸剪切強(qiáng)度（金屬/金屬）≥18工藝性能不垂流度（mm）（40℃時(shí)）<3可操作時(shí)間（min）（20℃時(shí)）>60合用溫度（℃）5～40混和后初粘度（cps）<5000七、機(jī)具設(shè)備重要機(jī)含有砂輪切割機(jī)、角磨機(jī)、滾刷等，普通在2～4臺(tái)即可滿足工程規(guī)定。八、勞動(dòng)組織每100M2面積碳纖維加固安排4名技術(shù)工人、6名普工。九、質(zhì)量規(guī)定1．

全部進(jìn)場(chǎng)材料，涉及碳纖維材料和膠結(jié)材料，必須符合質(zhì)量原則，并含有出廠產(chǎn)品合格證，符合工程加固補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)規(guī)定。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，每一道工序完畢后提請(qǐng)技術(shù)員檢查、承認(rèn)后，才干進(jìn)行下道工序。4．

涂底層涂料涂料應(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%下列，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)油抗魏螅砻嫒源嬖诘牟黄讲诩y，應(yīng)再用砂紙磨平。6.

粘貼碳纖維①貼碳纖維材料時(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規(guī)定。c、底層涂料及膩?zhàn)舆_(dá)成指觸干燥（樹脂表面達(dá)成固化硬結(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、固化增進(jìn)劑應(yīng)按規(guī)定的比例稱量精確，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)量檢查原則。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下列的空鼓，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)度不不大于20cm,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)開最少50cm。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)原則：《碳纖維片材加固混凝土構(gòu)造技術(shù)規(guī)程》CECS146：。十、效益分析碳纖維加固，只要設(shè)計(jì)合理，與普通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、施工條件方面含有明顯的優(yōu)勢(shì)。碳纖維加固法加固效果好，高強(qiáng)高效，合用面廣，質(zhì)量易確保，耐腐蝕及耐久性能極佳。采用碳纖