楼房碳纤维加固公司

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谈碳纤维布加固工程施工技术的应用


摘要： 在国外碳纤维使用于加固已经被普遍采用，国内碳纤维加固也是土木工程与房屋加固上多见的形式与方法。本文对碳纤维布的特点与原理进行了研究，并且在加固施工中的应用。


关键词：碳纤维布加固 加固设计


1.背景资料


碳纤维为极细纤维，其单位强度高但直径极小，由环氧树脂结合成一体后在纤维方向上具有高抗拉强度。其特性除高强度外，抗腐蚀性佳，并且没有疲劳老化现象，自问世后已有三十余年的使用经验，但在钢筋砼的加固上则约在十年左右。


使用碳纤维加固，有许多优越的技术特点：（1）高强、高效.碳纤维材料具有优异的物理力学性能，抗拉强度高于普通钢材的十倍，碳纤维弹性模量与钢较为接近，极适合于钢筋砼结构的加固修复。（2）重量轻、厚度薄。碳纤维材料比重公为钢材的1/4，每层厚度小于1mm，基本不增加原结构自重及截面尺寸。（3）适用面广。碳纤维材料，广泛适用于工业与民用建筑的梁、板、柱等构件及桥梁、隧道、烟囱等构筑物的补强及抗震加固，可用曲面及节点的结构加固。（4）施工便捷.碳纤维加固施工时，不需大型机具，没有湿作业，无需其它固定设施，施工功效高。（5）良好的耐久及耐腐蚀性。碳纤维材料耐酸、碱、盐及大气环境的腐蚀，不需定期维护。（6）施工质量易保证。碳纤维材料质轻柔软，易贴附，同粘钢板相比，讯息工期质量更易保证。


2. 碳纤维加固的技术要点


在进行碳纤维加固前，须进行加固设计，在构造物的加固设计上，一般原则上避免两种性质差异过大的材料结合在一起，而碳纤维的强度甚高（约为钢筋的十倍），但是其弹性系数却与钢筋相差不大，由钢筋砼的使用经验研判，碳纤维用于钢筋砼的加固上不会有搭配问题，因此可以用于弥补钢筋砼内钢筋的抗拉不足部分，加固设计由于是就现有构造物加固，必须先了解原有构造物的砼强度，钢筋性质，配置位置与数量等等，若是原有构造物损坏情形还必须先找出其原因并需修复原有的损坏后再进行加固，通常在砼强度上可以用钻心实验测出其强度，若强度大于设计值，则以设计值进行加固设计，若低于设计值则需以实测强度进行加固设计。钢筋数量与配置可以钢筋定位移检测出来，但钢筋性能则无法求得，可依据实际情况研判是否钢筋强度有所不足，或依建造当时历史资料研判，取适当数理值作为加固设计用，一般为保守起见，会将强度取适当折扣，若遇上完全无法取得资料的情况时，一般依据建造当时的设计标准进行设计分析，假定构造系依据标准设计，然后取适当折减值进行加固设计，在砼及钢筋等材料强度确定后，依照现行规范求出其承载能力，若有不足则进行加固设计。正如钢筋与砼间的握裹力一般，碳纤维需借助胶粘剂与砼结合，两者之间的结合必须大于砼本身的抗剪强度，这种胶粘剂涂抹于平整的砼表面，一般称之为底层树脂，其粘度通常较低，易于渗入砼内与砼结合成类似树脂砼，可以加强砼强度，并与碳纤维密切结合，有效传递剪力，而使碳纤维与砼结合成一体，达到补强效果，而需要注意的是碳纤维虽具有高强度但却是脆性材料，不像钢筋具有降伏特性，在设计应避免使用到其破坏强度。


碳纤维在加固工程应用中，加固砼主要作用为抵抗拉力，一般适用于抗弯构件的板与梁的受拉部位，梁与柱的抗剪力部位，柱或桥墩的围束加固以及钢筋锚固长度不足部位等。在苏宁雅瑰园住宅小区工程中，由于A、B幢小高层超过设计标高，规划局强制要求A、B幢降层处理，把已施工完的屋顶敲掉，重新做屋顶，使屋顶标高达到设计标高，在此改造过程中，由于需要在原有的砼梁上重新加做一道次梁，但必须在原有梁上加固，原设计要求是采用粘钢板加固，但由于粘钢板在施工中比较复杂，需要有很大的施工面，还有它耐腐蚀性比较差没有长久性，因而Zui后选用碳纤维布加固。先由设计院根据小区的改造要求确定加固部位，出图发到施工单位，施工单位的施工人员根据图纸要求确定加固位置和采用碳纤维布的厚度；确定位置以后，由专业施工队伍对砼表面进行处理，把砼表面劣化层去除磨平，缝隙出要以树脂灌注填补，梁阳角部位磨成圆弧状；砼表面处理完以后涂上底胶，涂底胶时厚度须均匀，要确保底胶渗入砼，必要时须做防尘措施；待底胶风干不粘手时，对砼表面凹洞补平防止粘布时有间隙；确定砼表面平整后涂上树脂，厚度须均匀不垂流，然后按设计要求把碳纤维布向上包梁，再用手由下向上抹平，使树脂均匀浸入布中，并且把布中气泡挤出，布表面布能有皱折和歪斜；然后在布表面均匀涂上树脂，再重复上一步骤粘布。根据设计要求粘贴层数，本工程设计要求粘二层，Zui后一层树脂外面须进行水泥砂浆粉刷。


碳纤维加固的施工主要重点，在于将碳纤维与砼紧密结合，并使碳纤维的排向方向与设计要求一致。首先，在砼表面需先加以整平后涂布底层树脂，在不平整处，以环氧树脂系找平材料补平，然后，涂布粘结树脂贴上碳纤维贴片，依照设计需求在所需加固方向粘贴要求的层数，Zui外层再以保护材料保护。


3.碳纤维加固时需要注意的问题


3.1砼表面湿度


一般环氧树脂不可使用潮湿环境下，通常相对湿度不高于85％。但在工地现场的环境湿度难以掌控，而且也不易量测，若无法充分掌握，必须选用可使用高湿度条件下的树脂。


3.2环氧树脂的施工性


底涂树脂必须能渗透到混凝土内，因此粘度必须较低，也不可以太快硬化，粘结树脂必须能充分渗入碳纤维布内，粘度不可过高，但必须附着于碳纤维表面以使树脂有足够时间渗入纤维布内，粘度不可过低造成垂流，因此慎选树脂的粘度以达到效果，另外，树脂的硬化时间决定于温度，一般选用在施工现场温度下可使用约30分钟的树脂。


3.3碳纤维布的储存与运送


工地现场环境通常较差，材料存放条件较难掌握，或者在运送过程中，货柜无法控制温度，则在高温环境下，若碳纤维布含有树脂将在存放或运送过程中熟化，导致粘结树脂无法渗入碳纤维布内，结合不完全，无法发挥加固效果，因此使用不含树脂的碳纤维布。


3.4碳纤维排列方向的确保


一般工程施工条件并不好，要确保碳纤维粘贴后的纤维排列整齐方向一致，不容易在施工中掌握，而是靠碳纤维布本身构造保持，一般碳纤维布制造时均有考虑如何使碳纤维布在经过搬运，展开、切割及粘贴等步骤后仍保持一定方向。


4.结束语


碳纤维布加固是一项新技术，在加固砼技术上，早已在欧洲 美国等国家已广泛应用于桥梁加固上，并且进行了深入底研究。我国在这方面底工程实践也是在二十世纪九十年代中期才开始。碳纤维布材轻，现场粘贴无需大型设备，施工便利，在其他砼加固工程中也可以采用，例如桥梁等工程。在先进国家的科学研究工程实践基础上，结合我国砼工程加固特点与经验，使我国在砼加固维修技术上达到新的水平。本公司专业从事土木建筑加固改造加固补强施工《碳纤维加固==粘钢加固==裂缝修补、裂缝灌浆加固==植筋加固==桥梁顶升加固==房屋加固==结构改造==火灾房加固==提高增加荷载加固》等加固补强工程等项目工程的施工及技术咨询。


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