碳纖維布抗拉強(qiáng)度

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碳纖維布抗拉強(qiáng)度13718243989

碳 纖 維 布  Carbon fiber sheet 碳纖維加固的技術(shù)要點(diǎn) 受彎加固時(shí)，纖維方向應(yīng)與加固的受力方向一致； 受剪加固、抗震加固時(shí)，纖維方向宜與構(gòu)件軸向垂直； 受彎加固和受剪加固時(shí)，混凝土強(qiáng)度等級應(yīng)不** C15 ； 采用封閉粘結(jié)碳纖維加固混凝土柱時(shí)，混凝土強(qiáng)度等級應(yīng)不** C10 ； 碳纖維加固的效果主要取決于纖維的粘貼工藝，應(yīng)由專業(yè)施工隊(duì)伍負(fù)責(zé)施工。 碳纖維片材規(guī)格性能表 產(chǎn)品型號 200 型 300 型 纖維類別 碳纖維 碳纖維 纖維方向 單向 單向 纖維重量（ g/m 2 ） 200 300 理論厚度（㎜ / 層） 0.111 0.167 抗拉強(qiáng)度（ MPa ） ≥ 3000 ≥ 3000 彈性模量（ MPa ） ≥ 2. 1 × 10 5 ≥ 2. 1 × 10 5 伸長率（ % ） ≥ 1.5 ≥ 1.5 幅寬（㎜） 10 0 ～ 800 10 0 ～ 800 長度（ m/ 卷） 100 100 碳纖維優(yōu)點(diǎn)及應(yīng)用  自重輕，施工方便快捷，不增加結(jié)構(gòu)荷載； 強(qiáng)度高，能靈活地用于抗彎，封閉箍和抗剪設(shè)計(jì)； 柔韌性好，不受結(jié)構(gòu)（梁、柱、通風(fēng)筒、管道、墻體等）外形限制； 耐久性佳，抗化學(xué)腐蝕和惡劣環(huán)境氣候變化的能力強(qiáng)； 抗高溫、抗蠕變、抗磨蝕、抗震性能好； 可對織物進(jìn)行重復(fù)利用； 適用范圍廣、混凝土構(gòu)件、鋼結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)均可進(jìn)行加固。 建筑物梁、柱、樓板結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)； 橋梁、橋墩、橋面結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)； 隧道、煙囪結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)； 海灘建筑物防腐補(bǔ)強(qiáng)。 施工程序及步驟說明 一、工藝流程  卸荷－底層處理－涂底層樹脂－找平施工面－粘貼碳纖維片材－表面保護(hù)、裝飾。 二、步驟說明 1 、卸荷 加固前應(yīng)對所加固的構(gòu)件盡可能卸荷。 2 、底層處理 混凝土表層出現(xiàn)剝落、空鼓、腐蝕等現(xiàn)象的部位應(yīng)鑿除。 裂縫部位首**行封閉處理。 用混凝土角磨機(jī)、砂紙等機(jī)具除去混凝土表面的浮漿、油污等雜質(zhì)，構(gòu)件表面打磨平整，凸起部位要磨平，轉(zhuǎn)角處要打磨成圓弧狀 (R ≥ 20mm ) 。 將混凝土表面清理干凈，并保持干燥。 3 、涂底層樹脂 將調(diào)配好后的底層樹脂計(jì)量、攪拌均勻，根據(jù)實(shí)際氣溫決定用量并控制使用時(shí)間； 將底層樹脂均勻刷于混凝土表面，待膠固化后 ( 固化時(shí)間視現(xiàn)場氣溫而定，以指觸干燥為準(zhǔn) ) ，再進(jìn)行下一工序。 4 、找平施工面 構(gòu)件表面凹陷部件應(yīng)用找平膠填平，出現(xiàn)高度差的部位應(yīng)用找平膠填補(bǔ)．盡量減少高度差； 轉(zhuǎn)角處也應(yīng)用找平膠修補(bǔ)成圓弧狀，半徑不小于 10mm 。 5 、粘貼 按設(shè)計(jì)要求的尺寸及層數(shù)裁剪碳纖維布，除非特殊要求，碳纖維布長度一般應(yīng)在 3m 之內(nèi)； 將浸潤樹脂調(diào)配好，均勻涂抹于待粘貼的部位，在搭接、拐角等部位要多涂刷一些； 粘貼碳纖維布并用羅拉滾反復(fù)滾壓，去除氣泡，并使浸潤膠充分浸透碳纖維布，多層粘貼應(yīng)重復(fù)上述步驟，等碳纖維布表面指觸干燥方可進(jìn)行下一層的粘貼； 碳纖維布沿纖維方向的搭接長度不得小于 100mm ，碳纖維布端部固定用橫向碳纖維或粘鋼固定； 6 、保護(hù)、裝飾 加固后的纖維表面應(yīng)采取抹灰或噴*涂料進(jìn)行保護(hù)，也可適當(dāng)進(jìn)行裝飾。 碳纖維復(fù)合材安全性能指標(biāo)   類別 單向織物（布） 條形板 項(xiàng)目   高強(qiáng)度 I 級 高強(qiáng)度 II 級 高強(qiáng)度 I 級 高強(qiáng)度 II 級 抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 f f ， k (MPa) ≥ 3400 ≥ 3000 ≥ 2400 ≥ 2000 受拉彈性模量 E f (MPa) ≥ 2.4×10 5 ≥ 2.1×10 5 ≥ 1.6×10 5 ≥ 1.4×10 5 伸長率（ % ） ≥ 1.7 ≥ 1.5 ≥ 1.7 ≥ 1.5 彎曲強(qiáng)度 f fb (MPa) ≥ 700 ≥ 600 --- --- 層間剪切強(qiáng)度 (MPa) ≥ 45 ≥ 35 ≥ 50 ≥ 40 仰貼條件下纖維復(fù)合材與混凝土正拉粘結(jié)強(qiáng)度 (MPa) ≥ 2.5 ，且為混凝土內(nèi)聚破壞 纖維體積含量（ % ） --- --- ≥ 65 ≥ 55 單位面積質(zhì)量（ g/m 2 ） ≤ 300 ≤ 300 --- --- 注： L 形板的安全性及適配性檢驗(yàn)合格指標(biāo)按高強(qiáng)度 II 級條形預(yù)成型板（條形板）采用。  玻璃纖維單向織物復(fù)合材安全性能指標(biāo)   項(xiàng)目 抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 （MPa） 受拉彈性模量 （MPa） 伸長率 （%） 彎曲強(qiáng)度 （MPa） 仰貼條件下纖維復(fù)合材 - 混凝土粘接正拉強(qiáng)度 （ MPa ） 單位面積質(zhì)量 （ g/m 2 ） 層間剪切強(qiáng)度 （ MPa ） 類別   S 玻璃 ≥ 2200 ≥ 1.0×10 5 ≥ 2.5 ≥ 600 ≥ 2.5 ，且為混凝土內(nèi)聚破壞 ≤ 450 ≥ 40 E 玻璃 ≥ 1500 ≥ 7.2×10 4 ≥ 2.0 ≥ 500 ≤ 450 ≥ 35   纖維材料的主要力學(xué)性能 性能項(xiàng)目 纖維類別 抗拉強(qiáng)度（ MPa ） 彈性模量（ MPa ） 伸長率（ % ） 碳纖維 高強(qiáng)度 I 級 ≥ 4900 ≥ 2.4×10 5 ≥ 2.0 高強(qiáng)度 II 級 ≥ 4100 ≥ 2.1×10 5 ≥ 1.8 玻璃纖維 S 玻璃（高強(qiáng)、無堿型） ≥ 3500 ≥ 8.0×10 4 ≥ 4.0 E 玻璃（無堿型） ≥ 2800 ≥ 7.0×10 4 ≥ 3.0 注：本表的分級方法及其性能指標(biāo)僅適用于結(jié)構(gòu)加固，與其他用途的等級劃分無關(guān)。  碳纖維片 carbon fiber reinforced polymer laminate 碳纖維布 carbon fiber sheet 碳纖維板 carbon fiber plate 底層樹脂 primer 找平材料 putty fillers 浸漬樹脂 saturating resin 粘結(jié)樹脂 adhesives  碳纖維布用于結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗拉、抗剪和抗震加固，該材料與配套膠粘劑共同使用，可構(gòu)成完整的性能**的同固碳纖維布材增強(qiáng)體系。該體系適用于梁、 柱、板、隧道、圓形、弧等。 產(chǎn)品特點(diǎn) 1 、 自重輕、厚度??； 2 、任意長度、免搭接；  3 、材料不用預(yù)加工； 4 、工序方便，不用加壓和起重； 5 、較高的強(qiáng)度； 6 、**的抗疲勞能力； 7 、抗堿、抗腐、抗酸； 8 、自重輕，能在狹小的空間操作，施工時(shí)不影響房屋正常使用； 9 、強(qiáng)度高，能靈活的用于抗彎、封閉箍和抗剪加固； 10 、具有柔韌性，能包裹復(fù)雜外型的構(gòu)件； 11 、適用于各種構(gòu)件表面（梁、柱、通風(fēng)筒、管道、墻體）； 12 、抗堿等化學(xué)腐蝕和惡劣環(huán)境（本身**）； 13 、可對織物進(jìn)行重復(fù)利用； 14 、織物覆蓋平整； 15 、貯存壽命長、允許操作期限長； 16 、強(qiáng)度高、高模量粘結(jié)劑； 17 、基材可以是混凝土、砌體結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)等許多結(jié)構(gòu)建材； 18 、*荷載作用下抗蠕變； 19 、抗腐蝕和抗震性能好； 20 、具有觸變性和易溶性，符合環(huán)保要求。 結(jié)構(gòu)碳纖維加固技術(shù) 1 、 前言   碳纖維布加固修補(bǔ)結(jié)構(gòu)技術(shù)是一種新型的結(jié)構(gòu)加固技術(shù)，它是利用樹脂類粘結(jié)材料將碳纖維布粘貼于混凝土表面，以達(dá)到對結(jié)構(gòu)及構(gòu)件加固補(bǔ)強(qiáng)的目的。碳纖維材料 (CFRP) 用于混凝土結(jié)構(gòu)加固修補(bǔ)的研究始于 80 年代美、日等發(fā)達(dá)國家，我國起步很晚，國家工業(yè)建筑診斷與改造工程技術(shù)研究中心引進(jìn)開發(fā)了此項(xiàng)目，并在全國建筑加固與鑒定*四屆學(xué)術(shù)會議上獲獎。 2 、特點(diǎn) （ 1 ）高強(qiáng)高效，適用面廣，質(zhì)量易保證。 （ 2 ）施工便捷，工效高，沒有濕作業(yè)，不需現(xiàn)場固定設(shè)施，施工占用場地少。 （ 3 ）耐腐蝕及耐久性能較佳。 （ 4 ）加固修補(bǔ)后，基本不增加原結(jié)構(gòu)自重及原構(gòu)件尺寸。 3 、適用范圍 （ 1 ）適用于各種結(jié)構(gòu)類型、各種結(jié)構(gòu)部位的加固修補(bǔ)，如梁、板、柱、屋架、橋墩、橋梁、筒體、殼體等結(jié)構(gòu)。 （ 2 ）基層混凝土的強(qiáng)度等級不** C15 。 4 、工藝原理 加固機(jī)理是將碳纖維布采用高性能的環(huán)氧類粘結(jié)劑粘結(jié)于混凝土構(gòu)件的表面，利用碳纖維材料良好的抗拉強(qiáng)度達(dá)到增強(qiáng)構(gòu)件承載能力及剛度的目的。 5 、工藝流程及操作要求 工藝流程為卸荷 → 基底處理 → 涂底膠 → 找平 → 粘貼 → 保護(hù)。 （ 1 ）卸荷：加固前應(yīng)對所加固的構(gòu)件盡可能卸荷。 （ 2 ）基底處理 1) 混凝土表層出現(xiàn)剝落、空鼓、蜂窩、腐蝕等劣化現(xiàn)象的部位應(yīng)予以鑿除，對于較大面積的劣質(zhì)層在鑿除后應(yīng)用環(huán)氧砂漿進(jìn)行修復(fù)。 2) 裂縫部位應(yīng)首**行封閉處理。 3) 用混凝土角磨機(jī)、砂紙等機(jī)具除去混凝土表面的浮漿、油污等雜質(zhì)，構(gòu)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，轉(zhuǎn)角粘貼處要進(jìn)行倒角處理并打磨成圓弧狀 (R ≥ 1 0 ㎜ ) 。 4) 用吹風(fēng)機(jī)將混凝土表面清理干凈，并保持干燥。 （ 3 ）涂底膠 (FP 膠 ) 1) 按主劑：固化劑 =2 ： 1 的比例將主劑與固化劑先后置于容器中，用彈簧秤計(jì)量，電動攪拌器均勻攪拌，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際氣溫決定用量并嚴(yán)格控制使用時(shí)間。一般情況下 1h 內(nèi)用完。 2) 用滾筒刷將底膠均勻涂刷于混凝土表面，待膠固化后 ( 固化時(shí)間視現(xiàn)場氣溫而定，以指觸干燥為準(zhǔn) ) 再進(jìn)行下一工序施工。一般固化時(shí)間為 2 ～ 3d 。 （ 4 ）找平 1) 混凝土表面凹陷部位應(yīng)用 PE 膠填平，模板接頭等出現(xiàn)高度差的部位應(yīng)用 PE 膠填補(bǔ)，盡量減小高度差。 2) 轉(zhuǎn)角處也應(yīng)用 PE 膠修補(bǔ)成光滑的圓弧，半徑不小于 10mm 。 （ 5 ）粘貼 1) 按設(shè)計(jì)要求的尺寸及層數(shù)裁剪碳纖維布，除非特殊要求，碳纖維布長度一般應(yīng)在 3m 之內(nèi)。 2) 調(diào)配、攪拌粘貼材料 FR 膠 ( 使用方法與底膠 FP 相同 ) ，然后均勻涂抹于待粘貼的部位，在搭接、混凝土拐角等部位要多涂刷一些。 3) 粘貼碳纖維布，在確定所粘貼部位無誤后剝?nèi)ルx型紙，用特制滾子反復(fù)沿纖維方向滾壓，去除氣泡，并使 FR 膠充分浸透碳纖維布。多層粘貼應(yīng)重復(fù)上述步驟，待碳纖維布表面指觸干燥方可進(jìn)行下一層的粘貼。 4) 在最后一層碳纖維布的表面均勻涂抹 FR 膠。 5) 碳纖維布沿纖維方向的搭接長度不得小于 100mm ，碳纖維端部固定用橫向碳纖維或粘鋼固定。 （ 6 ）保護(hù)：加固后的碳纖維布表面應(yīng)采取抹灰或噴*涂料進(jìn)行保護(hù)。 6 、材料 碳纖維材料化 (CFRP) 加固修補(bǔ)混凝土結(jié)構(gòu)所用材料主要為碳纖維材料與粘貼用樹脂。材料及性能指標(biāo)見表 1 ～ 6 。 表 1 結(jié)構(gòu)加固修補(bǔ)用碳纖維材料 (CFRP) 主要性能指標(biāo) 抗拉強(qiáng)度 (MPa) 彈性模量 (MPa) 延伸率 (%) 密度 (g/cm 3 ) 耐腐蝕性 浸透性 均勻度 3000 左右 ≥ 2. 1 × 10 5 1.5 1.8 優(yōu) 良好 良好 表 2 常用 CFRP 性能指標(biāo) 纖維品種 T700SC(UT70-20) T700SC(UT70-30) T700SC(BT70-30) FTS-C1-30 FTS-C7-30 纖維方向 單方向 單方向 雙方向 單方向 單方向 單位面積重量 (g/m 2 ) 200 300 300 300 300 密度 (g/cm 3 ) 1.8 1.8 1.8 1.8 1.8 設(shè)計(jì)厚度 ( ㎜ ) 0.111 0.167 經(jīng)向 :0.083 緯向 :0.083 0.167 0.143 抗拉強(qiáng)度 (MPa) 3500 3500 經(jīng)向 :3000 緯向 :3000 3550 2500 彈性模量 (MPa) 2.35 × 10 5 2.35 × 10 5 2.35 × 10 5 2.35 × 10 5 5.0 × 10 5 表 3 粘貼 CFRP 用樹脂主要技術(shù)性能指標(biāo) 抗拉強(qiáng)度 (MPa) 抗剪強(qiáng)度 (MPa) 粘貼強(qiáng)度 (MPa) 適用溫度 ( ℃ ) 可使用時(shí)間 (min) 30 10 2.0 5 ～ 35 2 0 ～ 120   表 4 碳纖維布的物理力學(xué)性能指標(biāo) 碳纖維布材料名稱 纖維重量 (g / ㎡ ) 設(shè)計(jì)厚度 ( ㎜ ) 設(shè)計(jì)抗拉強(qiáng)度 (MPa) 彈性模量 (MPa) FTS-C1-20 200 0.111 3550 2.35 × 10 5 FTS-C1-30 300 0.167 3550 2.35 × 10 5 FTS-C5-30 300 0.165 3000 4.00 × 10 5 表 5 膠的物理力學(xué)性能指標(biāo) 類型 粘度 (MP a · s ) 抗伸強(qiáng)度 (MPa) 壓縮強(qiáng)度 (MPa) 拉伸剪切強(qiáng)度 (MPa) 正拉粘結(jié)強(qiáng)度 (MPa) FP 0.80 0 ～ 1.600       ≥ 5 FE     ≥ 50 ≥ 10   FR 3.0 0 ～ 5.00 ≥ 25 ≥ 60 ≥ 10   表 6 膠的施工工藝性能指標(biāo) 類 型 適用期 (min) 干燥時(shí)間 (h) 硬化時(shí)間 (h) FP ≥ 45 ≤ 12   FE ≥ 40     FR ≥ 40   ≤ 12 7 、機(jī)具設(shè)備  施工機(jī)具為混凝土角磨機(jī) 6 臺，吹風(fēng)機(jī) 4 臺，剪刀 2 把，滾子 6 把，鏨子 2 把，灌漿設(shè)備 1 套。具體數(shù)量可視施工工期及施工面積確定。 8 、勞動力組織及安全 （ 1 ）勞動力組織視施工工期及施工面積確定班組數(shù)，每班組 1 0 ～ 12 人，其中管理人員 4 人 ( 工長、技術(shù)、質(zhì)量、安全各 1 人 ) ，專業(yè)工人 6 ～ 8 人。每工日完成 7 ～ 10m 2 。 （ 2 ）粘貼碳纖維布的安全規(guī)定如下。 1) 裁剪及使用碳纖維布時(shí)應(yīng)盡量遠(yuǎn)離電源，尤其是高壓電線及輸電線路。 2) 碳纖維布的配套用膠要遠(yuǎn)離火源，避免陽光直接照射。 3) 現(xiàn)場施工人員應(yīng)穿工作服，同時(shí)還須佩戴口罩和手套，施工人員嚴(yán)禁在現(xiàn)場吸煙。 4) 配制及使用膠的場所必須保持良好的通風(fēng)。 5) 與施工配套的腳手架要有足夠的安全性。高空作業(yè)須佩戴安全帶。 9 、質(zhì)量要求 國外一些國家已有了較完善的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程，但不適合中國。目前國內(nèi)尚無標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，檢查驗(yàn)收以企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)。 （ 1 ）工程驗(yàn)收時(shí)必須有碳纖維布及其配套膠生產(chǎn)廠家所提供的材料檢驗(yàn)證明。 （ 2 ）每一道工序結(jié)束后均應(yīng)按工藝要求進(jìn)行檢查，并做好相關(guān)的驗(yàn)收記錄，如出現(xiàn)質(zhì)量問題，應(yīng)立即返工。 （ 3 ）施工結(jié)束后的現(xiàn)場驗(yàn)收以評定碳纖維布與混凝土之間的粘結(jié)質(zhì)量為主，用小錘等工具輕輕敲擊碳纖維布表面，以回音判斷粘結(jié)效果。如出現(xiàn)空鼓等粘貼不密實(shí)的現(xiàn)象，應(yīng)采用針管注膠 (FR) 的方法進(jìn)行補(bǔ)救。粘結(jié)面積若少于 90 ％則判定粘結(jié)無效，需重新施工。 （ 4 ）對于碳纖維布粘貼面積在 1000 m 2 以上的工程，為檢驗(yàn)其加固效果，應(yīng)與甲方協(xié)商進(jìn)行荷載試驗(yàn)，其結(jié)構(gòu)的變形等各項(xiàng)指標(biāo)均應(yīng)滿足國家規(guī)范規(guī)定的設(shè)計(jì)及使用要求。 （ 5 ）大面積粘貼前需做樣板，待有關(guān)方面驗(yàn)證后，再大面積施工。為確保碳纖維布與混凝土間的粘結(jié)質(zhì)量，基底處理必須嚴(yán)格按下列要求執(zhí)行：先檢查要加固的部位本身是否有空鼓現(xiàn)象，再進(jìn)行表面檢查，最后對不符合要求的部位采取相應(yīng)的措施。 （ 6 ）嚴(yán)格控制施工現(xiàn)場的溫度和濕度。施工溫度在 5 ～ 35 ℃ 范圍內(nèi)，相對濕度不大于 70 ％。 10 、經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 碳纖維加固費(fèi)用為 200 0 ～ 2300 元 /m 2 。其中材料費(fèi)約 1400 元 /m 2 ，基底處理費(fèi)約 15 元 /m 2 。 11 、應(yīng)用實(shí)例 （ 1 ）某 8 層框架結(jié)構(gòu) 某 8 層新建框架結(jié)構(gòu)，建成后使用功能即發(fā)生變化：一、二層改做生產(chǎn)車間，布置較重的設(shè)備荷載；一、二、三層兩端空調(diào)機(jī)房荷載也較原設(shè)計(jì)有所增加。按照增加后的荷載對結(jié)構(gòu)整體驗(yàn)算結(jié)果表明：一、二、三層樓部分梁跨中受彎承載力不足，空調(diào)機(jī)房單跨梁，除跨中抗彎承載力集中放置，**板抗彎承載力也不足，均需進(jìn)行加固。由于結(jié)構(gòu)加固完成后尚需進(jìn)行整體裝修改造，工期要求很緊。業(yè)主對建筑物的有效使用空間、施工的影響面、加固材料的耐久性及外觀等均有較高的要求，綜合比較多種加固方案，各方均認(rèn)為采用粘貼碳纖維布加固方法較為適宜。 1) 加固方案：加固材料采用日本進(jìn)口的 FTS － Cl － 30 型碳纖維布及配套膠種，包括底層膠、不平整修補(bǔ)材料及粘貼樹脂。 2) 梁的加固：梁跨度 9m ，截面 b × h= 30 0 ㎜× 95 0 ㎜ ，其中 20 根梁跨中抗彎強(qiáng)度不足， 5 根梁抗剪強(qiáng)度略有不足。根據(jù)計(jì)算分析，梁加固方案分為兩類： a) LG － 1 ，梁受彎承載力需提高 5 ％，沿梁底面通長粘貼一層寬 250mm 的碳纖維布； b) LG － 2 ，梁受彎承載力需提高 23 ％，沿梁底通長粘貼兩層寬 300mm 的碳纖維布，梁端 150 0 ㎜ 區(qū)域及次梁兩側(cè)粘貼 U 形碳纖維布箍進(jìn)行抗剪加固， U 形箍兩端外貼 20 0 ㎜ 寬壓條進(jìn)行錨固?？辜艏庸淘O(shè)計(jì)參考日本有關(guān)設(shè)計(jì)方法，加固設(shè)計(jì)作法見圖 1 。 圖 1 某 8 層框架樓粱加固設(shè)計(jì) 1 －次梁； 2 － 200m 寬碳纖維壓條， l = 400mm ； 3 －通長粘碳纖維二層； 4 －一層碳纖維 U 形箍； 5 － 200mm 寬碳纖維壓條， l = 1050mm ； 6 －柱 3) 板的加固：地下室**板一個開間因局部承載力要求，原跨度 6.3m 的預(yù)應(yīng)力圓孔板受彎承載力需提高約 30 ％。根據(jù)計(jì)算，加固方案采用每塊板底面通長粘貼兩條寬 20 0 ㎜ 碳纖維布 1 層 ( 圖 2) 。 每塊板底貼兩條寬 200mm 碳纖維 圖 2 板抗彎加固圖 （ 2 ）北京民族文化宮 北京民族文化宮始建于 1959 年 ( 北京**建筑之一 ) ，經(jīng) 40 年的使用，大部分結(jié)構(gòu)已無法滿足抗震安全和使用要求，決定進(jìn)行抗震加固改造，其中Ⅳ段屋架經(jīng)國家工業(yè)建筑診斷與改造工程技術(shù)研究中心檢測、評估，屋架有多根主要受力桿件 ( 如上下弦桿、端斜桿等 ) 承載力不符合國家現(xiàn)行規(guī)范要求，屋架支撐系統(tǒng)不能滿足《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》 (GB50023 － 95) 中結(jié)構(gòu) 8 度抗震設(shè)防要求，已影響到屋架系統(tǒng)的安全。由于工期緊，操作空間小，節(jié)點(diǎn)復(fù)雜，并且要求加固后不能增加屋架自重，經(jīng)過多方討論認(rèn)為粘貼碳纖維布加固方法較為適宜。 加固用材料為 FT S － C1 － 20 型碳纖維布及配套樹脂。屋架下弦處用碳纖維加固一層，支座節(jié)點(diǎn)處用碳纖維雙層纏繞，斜腹桿用碳纖維雙層四面纏繞。  碳纖維片材加固混凝土結(jié)構(gòu) 1 、前言  碳纖維增強(qiáng)聚合物 (Carbon Fiber Reinforce ， Ploymer ，簡稱 CFRP) 是一種新興的高強(qiáng)材料，近年來在建筑工程領(lǐng)域的研究與應(yīng)用得到了*發(fā)展。較之傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)加固方法，碳纖維加固技術(shù)是一種新型高效的加固修復(fù)技術(shù)，它具有高強(qiáng)、高效、施工便捷、使用面廣等優(yōu)點(diǎn)。其中碳纖維片作為一種新的混凝土結(jié)構(gòu)加固修復(fù)技術(shù)其工法主要采用“三步法”，即分別用底層樹脂、找平材料和浸漬樹脂的雙組分樹脂粘結(jié)材料，將碳纖維片材粘貼在結(jié)構(gòu)構(gòu)件外表面，以達(dá)到加固補(bǔ)強(qiáng)的目的，目前除了在混凝土中應(yīng)用以外，正逐漸推廣到砌體結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)甚至木結(jié)構(gòu)的加固修復(fù)當(dāng)中。 2 、碳纖維片材加固特點(diǎn) 在混凝土結(jié)構(gòu)工程的加固技術(shù)中，碳纖維片材加固與電化學(xué)加固技術(shù)、粘鋼加固技術(shù)相比，具有特有的優(yōu)點(diǎn)。 2.1 與電化學(xué)加固技術(shù)相比 在混凝土結(jié)構(gòu)工程加固中，碳纖維片材可以敷設(shè)粘貼于結(jié)構(gòu)需要部位，不改變結(jié)構(gòu)形狀，不影響結(jié)構(gòu)外觀。尤其是對于海工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，處于浪涌區(qū)的梁、板、肋、柱的底面、側(cè)面。而陰極保護(hù)系統(tǒng)對于構(gòu)件底、側(cè)以及特種結(jié)構(gòu)的施工設(shè)計(jì)有難度，有時(shí)難以實(shí)現(xiàn)。 電化學(xué)加固方法中陰極保護(hù)系統(tǒng)要增加原結(jié)構(gòu)自重；而碳纖維片材加固基本不增加結(jié)構(gòu)*荷載或增加很少，碳纖維片材粘貼后，每平方米重量不到 1.0kg ，粘貼一層的厚度僅為 1mm ，加固修補(bǔ)后，基本不增加現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的自重及尺寸。 電化學(xué)加固方法無法對加固效果進(jìn)行可靠評估；碳纖維片材加固可以按照混凝土結(jié)構(gòu)計(jì)算方法進(jìn)行加固設(shè)計(jì)計(jì)算，從而使加固效果得以保證，對結(jié)構(gòu)加固后使用期限及可靠度的計(jì)算成為可能。 2.2 與粘鋼加固技術(shù)相比 粘鋼加固技術(shù)操作復(fù)雜；碳纖維片材加固施工便捷、高效、具有良好的可操作性，加固施工時(shí)*螺栓、鉚釘固定，對現(xiàn)有結(jié)構(gòu)擾動小，不會影響現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的整體性，施工質(zhì)量易于保證。 粘鋼加固技術(shù)不能用于含鹽的土壤環(huán)境、海洋環(huán)境、化學(xué)物質(zhì)侵蝕的環(huán)境，因此在地下結(jié)構(gòu)、給排水結(jié)構(gòu)、水工結(jié)構(gòu)、港工結(jié)構(gòu)、化工車間等的銹蝕工程的加固中受到限制，而調(diào)查表明，這幾類結(jié)構(gòu)物正是出現(xiàn)銹脹破壞較為嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)。碳纖維片材加固技術(shù)恰能適應(yīng)這幾類結(jié)構(gòu)物的加固。 3 、加固方案設(shè)計(jì)依據(jù) 本地區(qū)某百貨商場一期改造工程中，經(jīng)過現(xiàn)場勘察和設(shè)計(jì)計(jì)算，發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)* 1 層、* 2 層及* 5 層由于使用功能的改變，局部梁抗彎承載力無法滿足使用要求，經(jīng)方案比較，采用梁底長度方向粘貼碳纖維片材，梁端附加碳纖維片材制成 U 字箍，既對梁底的碳纖維片材有較好的錨固作用，也提高了梁端部的抗剪承載力。其加固設(shè)計(jì)依據(jù)如下： 沿構(gòu)件主軸方向粘貼碳纖維片材，以提高構(gòu)件正截面的抗彎能力； 沿與構(gòu)件主軸垂直方向粘貼碳纖維，由碳纖維與原有箍筋共同分擔(dān)剪力以提高構(gòu)件抗剪承載力； 沿與構(gòu)件主軸垂直方向粘貼碳纖維以改善加固部位的延性，提高其抗震性能。 目前在國內(nèi)工程中應(yīng)用較多的是**種方式，即加固修復(fù)提高梁板正截面承載能力，使之滿足使 用功能要求。 4 、碳纖維復(fù)合材料的選擇 加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)所用碳纖維材料主要有兩種：碳纖維與配套樹脂粘結(jié)劑。碳纖維是高強(qiáng)高彈性模量材料，強(qiáng)度是鋼材的十幾倍。建筑粘結(jié)劑種類繁多，選擇與某種碳纖維片材相容性好的粘結(jié)劑是關(guān)鍵。樹脂粘結(jié)劑的粘結(jié)強(qiáng)度應(yīng)大于混凝土的拉伸剪切強(qiáng)度，且具有適宜的工作粘度，以便于施工操作。與碳纖維相配套的樹脂粘結(jié)劑一般由四部分組成。即底層粘層劑、找平材料、浸漬樹脂和防護(hù)材料。 底層粘結(jié)劑必須能滲透進(jìn)混凝土表面，促進(jìn)粘結(jié)并形成長期持久界面的基礎(chǔ)； 找平材料用來修補(bǔ)結(jié)構(gòu)表面的平整度，以便使用片材； 浸漬樹脂用以浸漬碳纖維片材在混凝土表面形成原位層板； 防護(hù)材料用以保護(hù)碳纖維片材免受外界條件的影響，延長其使用壽命。 經(jīng)過多方面分析比較及其他一些試驗(yàn)，采用的碳纖維材料和粘結(jié)劑的性能如表 1 、表 2 所示。 表 1 碳纖維材料的性能指標(biāo) 厚度 mm 抗拉強(qiáng)度 MPa 彈性模量 MPa 斷裂伸長率 % 單纖維直徑 10 -6 m 0.167 3550 2.35×10 5 2.00 5.3 表 2 粘結(jié)劑的性能指標(biāo) 抗壓強(qiáng)度 MPa 7d 抗拉強(qiáng)度 MPa 7d 正拉粘結(jié)強(qiáng)度 MPa 7d 拉剪粘結(jié)強(qiáng)度 MPa 81 31 16 13 5 施工工藝 5.1 施工工藝流程  混凝土結(jié)構(gòu)表面處理→配制并涂刷底層粘結(jié)劑→面層找平處理→粘貼樹脂的配制并浸潤碳纖維→粘貼碳纖維片材→表面防護(hù)。 5.2 施工要點(diǎn) 混凝土表面的處理程度直接影。向加固效果。表面要打磨平整直到露出新面，涂底層粘結(jié)劑前，再用丙酮清洗一遍。 碳纖維片材一定要用粘貼樹脂浸透，盡可能讓粘結(jié)劑充分滲入碳纖維單絲之間的空隙中，提高各單絲之間的共同工作性能。 浸潤后的碳纖維片材用手輕壓貼于需要的位置，用橡皮滾筒順纖維方向均勻平衡壓實(shí)，使樹脂從兩邊溢出，保證碳纖維片材與結(jié)構(gòu)之間密實(shí)無空洞，或者有效粘貼面積不小于 95 ％。 碳纖維片材沿其纖維方向折直角會導(dǎo)致應(yīng)力集中，影響其強(qiáng)度發(fā)揮。施工時(shí)將角部磨成圓角，可減緩應(yīng)力集中，碳纖維片材的強(qiáng)度基本不受影響。 6 施工概況分析 6.1 施工質(zhì)量易保證 碳纖維片材加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)的施工操作方便，在正常施工條件下碳纖維片材的有效粘結(jié)面積基本可以達(dá)到 100 ％，且現(xiàn)場檢測方便，即使有小的空鼓，也可以用針管注膠法補(bǔ)救，施工質(zhì)量可以得到有效保證。 6.2 施工干擾小 在較小的空間中即可實(shí)施碳纖維片材加固結(jié)構(gòu)的施工，除了混凝土表面處理時(shí)的灰塵需要控制以外，對一般結(jié)構(gòu)物的正常使用幾乎無任何干擾。在對橋梁、道路進(jìn)行碳纖維片材加固施工時(shí)，可以不中斷交通。 6.3 施工周期性 碳纖維片材加固混凝土結(jié)構(gòu)不需要大型機(jī)具、設(shè)備，在保證施工質(zhì)量和無意外干擾的前提下，同樣條件下所需時(shí)間不到目前國內(nèi)大量應(yīng)用的粘鋼板方法所需時(shí)間的 1/2 。國內(nèi)在施工組織較好的情況下， 10 個工日可以完成 1000m 2 的工作量。成品的碳纖維片材是一種織物，其幅寬可以為 20cm 、 30 cm 、 50 cm 不等，長度為 50m~ 100m ，卷狀包裝，現(xiàn)場使用時(shí)可以根據(jù)需要用剪刀或刀片將其任意裁剪，不象裁鋼板一樣需要專門的切割工具。根據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)資料，同為粘貼加固工法，粘貼碳纖維片材是粘貼鋼板施工工效的 4~8 倍。 7 結(jié)論 由于碳纖維片材加固混凝土結(jié)構(gòu)的施工周期很短，效率高，材料由人工在現(xiàn)場加工；沒有大中型設(shè)備的損耗；檢測方便、快捷，同時(shí)在較小的空間即可進(jìn)行施工，基本不影響結(jié)構(gòu)的正常使用，施工便捷，對各種結(jié)構(gòu)構(gòu)件的外形大都可以使用該方法加固，同時(shí)由于材料自重較輕，加固后基本不增加結(jié)構(gòu)自重，不改變結(jié)構(gòu)外觀尺寸和形狀，與其它加固方法相比，節(jié)省了大量的機(jī)械臺班費(fèi)、人工費(fèi)和檢測費(fèi)。 運(yùn)用該技術(shù)施工時(shí)對環(huán)境的干擾影響很小，符合現(xiàn)代工程建設(shè)的要求，有利于環(huán)境保護(hù)，從長遠(yuǎn)看，該技術(shù)將在結(jié)構(gòu)加固領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位。




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