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宜興市恒固碳纖維制品有限公司
主營(yíng)產(chǎn)品: 特種建材
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宜興市恒固碳纖維制品有限公司
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商品參數(shù)
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商品介紹
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聯(lián)系方式
產(chǎn)地 江蘇
功能 加固
規(guī)格 一級(jí)300g200克
品牌 恒固
材質(zhì) 碳纖維
商品介紹
碳纖維布(CFRP)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(duì)結(jié)構(gòu)及構(gòu)件加固補(bǔ)強(qiáng)的目的。
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,膠結(jié)材料作為它們之間的剪力連接媒介,形成新的復(fù)合體,使增強(qiáng)貼片與原有鋼筋共同作用,增大了結(jié)構(gòu)抗拉及抗剪能力,可有效提高結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度,延性及抗裂性。利用碳纖維布良好的抗拉強(qiáng)度達(dá)到增強(qiáng)構(gòu)件承載能力及剛度的目的。
材料
CFRP加固修補(bǔ)混凝土結(jié)構(gòu)所用材料主要為碳纖維布與粘貼用樹脂。
1、碳纖維布的抗拉強(qiáng)度應(yīng)按纖維的凈截面面積計(jì)算,凈截面面積取碳纖維布的計(jì)算厚度乘以寬度。碳纖維布的計(jì)算厚度取碳纖維布的單位面積質(zhì)量除以碳纖維密度。單層碳纖維布的單位面積碳纖維質(zhì)量不宜低于150g/㎡,且不宜高于450g/㎡。在施工質(zhì)量有可靠保證時(shí),單層碳纖維布的單位面積碳纖維質(zhì)量可提高到600g/㎡。
2、粘結(jié)劑要有足夠的粘結(jié)性能,工藝過程中各部位所使用的環(huán)氧樹脂膠結(jié)材料的種類、型號(hào),應(yīng)根據(jù)施工時(shí)的溫度、濕度進(jìn)行選擇。應(yīng)正確掌握主劑和固化劑的配比,使?jié)B透性、粘稠度、固化速度等方面能滿足不同季節(jié)施工的需要。采用碳纖維片材對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)加固時(shí),應(yīng)采用與碳纖維片材配套的底層樹脂、找平材料、浸漬樹脂或粘結(jié)樹脂。
3、在受彎加固和受剪加固時(shí),被加固的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件,其現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)混凝土強(qiáng)度等級(jí)不得低于C15,且混凝土表面的正拉粘結(jié)強(qiáng)度不得低于1.5MPa。采用封閉粘貼碳纖維片材加固混凝土柱時(shí),混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C10。
4、主要機(jī)具:角向磨光機(jī)、砂紙、剪刀、鑿子、榔頭、臺(tái)秤、卷尺、水平儀、鉛錘、滾筒、刮板、攪拌容器、橡膠抹子、滾洞刷子、攪拌器、防護(hù)眼鏡、橡膠手套、口罩等。
特點(diǎn)
1、材料高強(qiáng)高效,便于加工成多種尺寸,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(chǎng)固定設(shè)施,施工占用場(chǎng)地少。
3、耐腐蝕及耐久性能。
4、自重較輕,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。
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(jí)不低于C15,長(zhǎng)期使用的環(huán)境溫度不高于60℃的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),都可采用碳纖維加固施工工法加固、補(bǔ)強(qiáng)。
施工準(zhǔn)備
1、應(yīng)認(rèn)真閱讀設(shè)計(jì)施工圖。在進(jìn)行混凝土表面處理和粘貼碳纖維布前,應(yīng)按加固設(shè)計(jì)部位放線定位。
2、應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況和加固構(gòu)件混凝土的補(bǔ)強(qiáng)荷載要求,制定相應(yīng)施工方案和施工計(jì)劃。
3、應(yīng)對(duì)所使用的碳纖維布、配套樹脂、機(jī)具等做好施工前的物質(zhì)準(zhǔn)備工作。
4、進(jìn)場(chǎng)后的碳纖維布、配套樹脂應(yīng)抽樣送檢,合格后方可施工。
5、施工宜在環(huán)境溫度為5℃以上的條件下進(jìn)行,并應(yīng)符合配套樹脂要求的施工使用溫度。當(dāng)環(huán)境溫度低于5℃時(shí),應(yīng)采用適用于低溫環(huán)境的配套樹脂或采取升溫措施。
工藝流程及操作要求
工藝流程為卸荷→構(gòu)件表面處理→涂底膠→找平→粘貼→保護(hù)。
1、卸荷:加固前應(yīng)對(duì)所加固的構(gòu)件盡可能卸荷。
2、構(gòu)件表面處理
2.1 將混凝土構(gòu)件表面的殘缺、破損部分清除干凈并達(dá)到結(jié)構(gòu)密實(shí)部位。
2.2 檢查外露鋼筋是否銹蝕,如有銹蝕,需進(jìn)行必要處理。
2.3 對(duì)經(jīng)過剔鑿、清理和露筋的構(gòu)件殘缺部分,用高于原構(gòu)件混凝土強(qiáng)度的環(huán)氧砂漿進(jìn)行修補(bǔ)、復(fù)原、達(dá)到表面平整。
2.4 應(yīng)按設(shè)計(jì)要求對(duì)裂縫進(jìn)行灌漿或封閉處理:縫寬小于0.20mm 的裂縫,用環(huán)氧樹脂進(jìn)行表面涂抹密閉;大于或等于0.20mm 的裂縫用環(huán)氧樹脂灌縫。
2.5 對(duì)貼片范圍的定位、劃墨線、按修復(fù)、補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行。
2.6 被粘貼的混凝土表面應(yīng)打磨平整,除去表層浮漿、油污等雜質(zhì),直至完全露出混凝土結(jié)構(gòu)新面。轉(zhuǎn)角粘貼處應(yīng)進(jìn)行導(dǎo)角處理并打磨加以圓化。圓化半徑對(duì)于梁不應(yīng)小于20mm;對(duì)于柱不應(yīng)小于25mm。
2.7 清洗打磨過的構(gòu)件表面,并使其充分干燥。
3、涂底膠
3.1 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(dòng)攪拌器均勻攪拌,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)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。
3.2 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(chǎng)氣溫而定,以指觸干燥為準(zhǔn))再進(jìn)行下一工序的施工。一般固化時(shí)間為2~3d。
4、找平
4.1 混凝土表面凹陷部位應(yīng)用環(huán)氧膩?zhàn)犹钛a(bǔ)平整,模板接頭等出現(xiàn)高度差的部位也應(yīng)填補(bǔ),盡量減小高度差,再用砂紙打磨平整。
4.2 轉(zhuǎn)角處也修補(bǔ)成光滑的圓弧且半徑不小于10mm。在找平材料表面指觸干燥后,進(jìn)行下一工序的施工。
5、粘貼
5.1 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(zhǎng)度一般應(yīng)在3m之內(nèi)。
5.2 調(diào)配、攪拌粘貼材料浸漬樹脂,均勻涂抹于待粘貼的部位,在搭接、混凝土拐角等部位多涂刷一些。
5.3 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,并使浸漬樹脂充分浸透碳纖維布。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。
5.4 在后一層碳纖維布的表面均勻涂抹浸漬樹脂。
5.5 碳纖維布沿纖維方向的搭接長(zhǎng)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):加固后的碳纖維表面應(yīng)進(jìn)行抹灰保護(hù)。在碳纖維表面的樹脂固化之前,撒一層干燥粗砂,再采取抹灰措施。當(dāng)設(shè)計(jì)有耐火極限的要求時(shí),按選用的防火涂料進(jìn)行施工,并保證防護(hù)材料與碳纖維片材之間有可靠的粘結(jié)。
注意事項(xiàng)
采用粘貼碳纖維片材加固混凝土結(jié)構(gòu)時(shí),應(yīng)由專業(yè)施工隊(duì)伍進(jìn)行施工。
施工過程中應(yīng)避免碳纖維片材彎折。
碳纖維布加固技術(shù)在建筑上的應(yīng)用
目前,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)己成為現(xiàn)代建筑、構(gòu)筑物常用的結(jié)構(gòu)形式,成為我國(guó)乃至世界各國(guó)占主導(dǎo)地位的建筑結(jié)構(gòu),在我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮著不可代替的作用。因此,確保鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的安全使用具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。但是由于自然災(zāi)害、年久失修以及人為因素、荷載等級(jí)提高和設(shè)計(jì)規(guī)范修訂等原因?qū)е陆ㄖY(jié)構(gòu)承載力不足,影響正常使用和安全運(yùn)行,須對(duì)其進(jìn)行加固處理;加之一些結(jié)構(gòu)工程中混凝土的質(zhì)量不盡理想,致使加固維修問題更為突出,己成為經(jīng)濟(jì)建設(shè)的沉重負(fù)擔(dān)并制約了進(jìn)一步的發(fā)展。
加固改造具有三個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn):投資少、工期短、省空間,這些都會(huì)帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益,特別是時(shí)間和空間的節(jié)省,對(duì)工業(yè)生產(chǎn)和商業(yè)活動(dòng)來講,在效益方面往往起著決定性的作用。對(duì)承載力不足的工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行修復(fù)加固,不僅可以使的生命及財(cái)產(chǎn)得到保障,還可以盡可能地發(fā)揮既有結(jié)構(gòu)的作用,緩解人力、物力、資金緊張的情況,使資金投到需要的地方。
現(xiàn)有的加固方法
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的加固技術(shù)越來越受到人們的重視,人們?cè)陂L(zhǎng)期地研究與實(shí)踐過程中,形成了多種加固方法,傳統(tǒng)的加固方法有以下幾種①:
1)增大截面法
通過使用同質(zhì)材料增大原結(jié)構(gòu)的截面面積,來提高構(gòu)件承載力,同時(shí)加大截面剛度,增強(qiáng)抗震能力,工藝簡(jiǎn)單,適用面廣。缺點(diǎn)是現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)多,施工周期長(zhǎng),對(duì)原結(jié)構(gòu)影響較大,如:減小使用空間,增加結(jié)構(gòu)自重等。
2)外包鋼法
以型鋼包裹于結(jié)構(gòu)的四角或兩角,對(duì)構(gòu)件的截面和外觀影響較小,較大幅度地提高承載力,施工簡(jiǎn)單,工作量小,增大延性,適用于加固混凝土柱、梁等結(jié)構(gòu);缺點(diǎn)是用鋼量較大,抗腐蝕性和耐久性差,費(fèi)用高。
3)預(yù)應(yīng)力加固法
采用外加預(yù)應(yīng)力拉桿或型鋼撐桿進(jìn)行加固,降低應(yīng)力水平,提高承載力,幾乎不改變使用空間。缺點(diǎn)是耐火性、耐腐蝕性較差,且對(duì)施工設(shè)備、工序及施工人員的素質(zhì)要求較高。
4)增設(shè)支點(diǎn)法
增設(shè)支點(diǎn)是用減少構(gòu)件計(jì)算跨度,從而減小結(jié)構(gòu)內(nèi)力,提高承載力,并且縮小裂縫寬度效果明顯。缺點(diǎn)是影響原結(jié)構(gòu)布局,使用功能受到限制。
5)托梁拔柱法
是一種托屋架拔柱、托墻拔柱及托梁拔柱的加固方法,改造時(shí)間短、費(fèi)用低,缺點(diǎn)是技術(shù)要求高、安全隱患大。適用于工業(yè)廠房的改造。
6)粘鋼加固法
粘鋼加固法是將鋼板粘貼在構(gòu)件外部來提高結(jié)構(gòu)承載能力的一種方法。該方法幾乎不改變構(gòu)件外形和使用空間,施工簡(jiǎn)單快速,濕作業(yè)量小,但對(duì)構(gòu)件工作環(huán)境有要求,環(huán)境溫度不高于60℃,相對(duì)濕度不大于70%,無化學(xué)腐蝕。
傳統(tǒng)加固方法雖然種類較多,且每種加固方法都有各自的優(yōu)點(diǎn),但每種方法加固的綜合效果都不能完全滿足使用者的要求。隨著碳纖維增強(qiáng)塑料的出現(xiàn)及對(duì)其增強(qiáng)加固混凝土結(jié)構(gòu)效果研究的深入,這種加固技術(shù)越來越受到建筑行業(yè)的青睞,其應(yīng)用越來越廣泛。
碳纖維加固技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)
碳纖維增強(qiáng)塑料(Carbo<em></em>nFiber Reinforced Plastics,下稱CFRP,常以碳纖維布的形式出現(xiàn)),具有優(yōu)異的物理力學(xué)性能、耐久性及抗腐蝕性等特點(diǎn)。該材料是在日本發(fā)明的,早應(yīng)用于航空航天,國(guó)外早對(duì)纖維加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)進(jìn)行研究的是德國(guó)IBMB研究院和瑞士的EMPA實(shí)驗(yàn)室,日本、韓國(guó)和美國(guó)緊隨其后,碳纖維塑料對(duì)鋼筋混凝土進(jìn)行修復(fù)加固在發(fā)達(dá)國(guó)家已成為一項(xiàng)成熟技術(shù)②。
與傳統(tǒng)加固方法比較,碳纖維增強(qiáng)塑料具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì),主要體現(xiàn)在③:
1)強(qiáng)度高、延性好
碳纖維布具有優(yōu)異的物理力學(xué)性質(zhì),抗拉強(qiáng)度2500-4500MPa(是普通鋼材的10倍左右),彈性模量是普通鋼材的1-2倍。以其強(qiáng)度來提高承載力,以其高彈性模量來改善結(jié)構(gòu)的延展性,從而達(dá)到加固的目的。
2)耐久性和耐腐蝕性好
由于其固有的化學(xué)特性,致使碳纖維布能夠抵抗一般酸堿鹽的腐蝕,有良好的耐腐蝕性和耐久性,而且其本身還可以起到對(duì)內(nèi)部混凝土結(jié)構(gòu)的保護(hù)作用,間接增加了混凝土保護(hù)層,從而達(dá)到雙重效果。
3)不增加構(gòu)件的自重及體積
碳纖維布質(zhì)量輕,厚度薄,粘貼后基本不增加結(jié)構(gòu)自重和尺寸,不影響建筑物的有效使用空間和外觀。
4)適用面廣
碳纖維布是一種柔性材料,可以方便地裁剪,所以這種加固技術(shù)可以廣泛適用于各種結(jié)構(gòu)類型(如橋梁、隧道、涵洞、煙囪等)、各種結(jié)構(gòu)形狀(如矩形、圓形、曲面結(jié)構(gòu)等)、各種結(jié)構(gòu)部位(梁、板、柱、節(jié)點(diǎn)、拱、殼等),且不改變結(jié)構(gòu)形狀及不影響結(jié)構(gòu)外觀,這是傳統(tǒng)加固方法所不具有的。
5)施工便捷高效
碳纖維布加固,無大型機(jī)具,沒有濕作業(yè),占用場(chǎng)地少。施工工效高,粘貼碳纖維法是粘貼鋼板施工工效的4-5倍。施工質(zhì)量易保證,碳纖維預(yù)浸料輕質(zhì)柔軟,易貼附,即使被加固的結(jié)構(gòu)表面不是非常平整,也可以保證很高的粘貼率。
碳纖維布的這些特點(diǎn),為建筑結(jié)構(gòu)的加固提供了技術(shù)支持,決定了碳纖維加固技術(shù)具有很大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)效益。
碳纖維加固材料發(fā)展及其缺點(diǎn)
然而,隨著碳纖維材料在加固領(lǐng)域發(fā)揮重要作用的同時(shí),也存在著不足:
1)拉伸彈性模量相對(duì)于其強(qiáng)度過低
應(yīng)用于結(jié)構(gòu)加固的碳纖維拉伸強(qiáng)度一般在3000MPa以上,而其彈性模量只有230GPa左右,高彈性模量的也不過380-640GPa 左右。要發(fā)揮較大的強(qiáng)度,碳纖維布需相當(dāng)大的變形,當(dāng)與鋼筋共同工作時(shí),鋼筋達(dá)到屈服強(qiáng)度時(shí)CFRP并未發(fā)揮出全部強(qiáng)度,從而無法充分利用碳纖維的強(qiáng)度,且難以有效地抑止結(jié)構(gòu)的變形與裂縫的發(fā)展。
2)混凝土與碳纖維間的粘結(jié)層易破壞
環(huán)氧樹脂粘結(jié)層的剪切強(qiáng)度與剪切變形是一定的,超過極限應(yīng)變后,粘結(jié)層將產(chǎn)生界面微裂縫,隨著微裂縫的不斷擴(kuò)展,后發(fā)生剝離破壞,所以粘貼CFRP片材加固有其限度,過量粘貼會(huì)導(dǎo)致界面無法傳遞足夠的剪應(yīng)力使得CFRP的強(qiáng)度無法得到充分利用,并且在構(gòu)件承受較大荷載時(shí)容易出現(xiàn)粘結(jié)破壞。
現(xiàn)有的加固手段是將CFRP非常緊密地粘貼到試件的表面,當(dāng)試件的表面有一定的曲率時(shí),CFRP在受拉的同時(shí)還會(huì)承受一個(gè)由曲率帶來的剝離應(yīng)力,這也會(huì)加快構(gòu)件的粘結(jié)破壞。
3)無屈服點(diǎn),為脆性破壞
碳纖維布是一種線性材料,沒有像鋼筋那樣的屈服點(diǎn),結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞前沒有先兆,為脆性破壞。
粘貼碳纖維布和粘鋼的適用性對(duì)比
現(xiàn)代建筑中,粘鋼加固和碳纖維加固應(yīng)用較多,此處將兩種加固方法進(jìn)行對(duì)比:
碳纖維布輕質(zhì)高強(qiáng),厚度為0.111-0.167mm,抗拉強(qiáng)度高,為普通鋼材的8-10倍,但各向異性,即抗拉強(qiáng)度高但抗剪強(qiáng)度低;施工更為簡(jiǎn)便,施工速度為粘鋼的2-3倍。
鋼板的物理力學(xué)性能為各項(xiàng)同性,受力性能好;施工時(shí)需夾具和施工機(jī)具,施工工序和施工操作性較碳纖維布復(fù)雜。
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)地迅猛發(fā)展,各類建筑結(jié)構(gòu)的適用性和安全性被廣泛關(guān)注,如何在確保安全的前提下,低投資帶來高回報(bào),成為新時(shí)代的焦點(diǎn)。以醫(yī)院等公共建筑為例,新的醫(yī)療設(shè)備或者結(jié)構(gòu)功能調(diào)整,對(duì)原有結(jié)構(gòu)提出了需求,如何在短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到要求,盡可能減少對(duì)社會(huì)的損失,都值得我們認(rèn)真思考。
碳纖維布具有強(qiáng)度高、延性好、耐腐蝕和耐久性好、適用面廣、施工便捷等優(yōu)點(diǎn),在建筑加固中具有廣闊的前景。隨著科技的不斷進(jìn)步,新的加固材料、新的加固技術(shù),必將為建設(shè)注入新的色彩。
“偷工減料”現(xiàn)象在各個(gè)行業(yè)都不是一件罕見的事情,對(duì)于加固用的碳纖維布來說,我們總會(huì)碰到劣質(zhì)產(chǎn)品,到底這些產(chǎn)品劣在哪里?哪里暗藏你一眼看不穿的東西?今天,小悍總結(jié)了碳纖維布可能出現(xiàn)問題的地方,現(xiàn)時(shí)現(xiàn)地教你練就“火眼金睛”,不再上當(dāng)受騙。
▋ 碳纖維布的抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值、彈性模量和極限伸長(zhǎng)率不達(dá)標(biāo)
國(guó)家規(guī)范規(guī)定,對(duì)碳纖維布I級(jí)抗拉強(qiáng)度≥3400MPa,受拉彈性模量≥2.3x105MPa,伸長(zhǎng)率≥1.6%,這三項(xiàng)數(shù)據(jù)是碳纖維高強(qiáng)性能的保障,碳纖維布在承重結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用,其粘結(jié)加固能力與這三項(xiàng)數(shù)據(jù)有著顯著的相關(guān)性,還可以通過此判斷在碳纖維布的生產(chǎn)過程中是否存在欠缺的地方。
▋ 碳纖維布單位面積質(zhì)量偏差過大
對(duì)于一般人工粘貼的碳纖維布,其單位面積質(zhì)量≦300g/m2,碳纖維布單位面積質(zhì)量允許偏差為±3%。
為什么要嚴(yán)格控制碳纖維布單位面積質(zhì)量?主要是因?yàn)榭椢锾駮r(shí),室溫固化型結(jié)構(gòu)膠將很難浸潤(rùn)和滲透,極易因纖維內(nèi)部缺膠或膠液分布不均而嚴(yán)重影響碳纖維復(fù)合材料的粘結(jié)性能,致使被加固的結(jié)構(gòu)安全得不到保證。
▋ 碳纖維布的K數(shù)不合格
我們知道,加固工程用的碳纖維布是嚴(yán)禁使用大絲束碳纖維替代的。然而,目前市面上生產(chǎn)碳纖維布的廠家利用行業(yè)對(duì)碳纖維K數(shù)的不熟悉,大量以15k、18k、24k、36k,甚至48k的碳纖維來冒充12k,致使粘結(jié)質(zhì)量嚴(yán)重下降。
關(guān)于碳纖維布K數(shù)的準(zhǔn)確識(shí)別方法,小悍在《碳纖維布的價(jià)格裸,但我知道你會(huì)買更貴的那個(gè)》一文中有詳細(xì)介紹,想要了解的朋友可以點(diǎn)擊前往觀看。
▋ 玄武巖纖維冒充
結(jié)構(gòu)加固用的碳纖維,嚴(yán)禁使用玄武巖纖維來代替。
由于玄武巖纖維抗拉強(qiáng)度低、彈性模量較低、耐堿性不如碳纖維、耐久性不強(qiáng)等原因,玄武巖纖維被禁止在加固工程中使用,但在實(shí)際加固工程中,一些玄武巖纖維常常被染制成近似于碳纖維制品的顏色,必須注意鑒別,防止勿用造成結(jié)構(gòu)安全隱患。
關(guān)于如何辨別玄武巖纖維,大家可以看看《玄武巖纖維用于結(jié)構(gòu)加固?后知道真相的我眼淚流下來》。
▋ 碳纖維布缺緯、脫緯、斷經(jīng)
嚴(yán)重的外觀缺陷,將會(huì)顯著影響結(jié)構(gòu)、構(gòu)件的受力性能或耐久性能,不是小問題。
▋ 碳纖維布尺寸偏差過大
碳纖維布長(zhǎng)度偏差允許值為±1.5%,寬度偏差允許值為±0.5%。過大的尺寸偏差可能影響結(jié)構(gòu)、構(gòu)件的受力性能。碳纖維布的尺寸控制的越好,越能保證施工質(zhì)量符合結(jié)構(gòu)加固后的安全使用要求。
對(duì)加固負(fù)責(zé),是一個(gè)碳纖維布生產(chǎn)廠家基本的要求。在市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)中,加固材料企業(yè)不能停留在價(jià)格戰(zhàn)的思維,俗話說“一分價(jià)錢一分貨”,產(chǎn)品要賣很低的價(jià)格,商家就會(huì)不擇手段降低成本,一定會(huì)偷工減料。而加固材料企業(yè)現(xiàn)在要考慮的是,跳出價(jià)格門檻,怎樣用更先進(jìn),更安全的加固材料去保證結(jié)構(gòu)加固的效果得到提高。
碳纖維布等加固材料在有水環(huán)境下測(cè)試加固效果
我國(guó)擁有內(nèi)海和領(lǐng)海面積達(dá)38萬平方公里,內(nèi)河也有七大水系。如此龐雜的水域系統(tǒng),必然擁有數(shù)量巨大的橋梁、碼頭等相關(guān)設(shè)施但是隨著時(shí)間的推移,加之潮濕環(huán)境的作用,這些設(shè)施會(huì)比普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)更易產(chǎn)生病害。對(duì)它們的加固必不可少也關(guān)系重大!
本文以橋梁的水中橋墩為例,簡(jiǎn)要介紹幾種不同情況下,對(duì)已腐蝕橋墩的加固保護(hù)方法
一、水中橋墩混凝土腐蝕用碳纖維布加固
①基面處理
根據(jù)要求確定需要修補(bǔ)混凝土的位置,后用高壓水沖洗青苔及污泥再用氣動(dòng)打磨機(jī)磨掉混凝土表面酥松層,直至露出堅(jiān)實(shí)基層。
②基面找平
將水下找平膠按照A組份:B組份=2:1的重量比攪拌至完全均勻,將找平膠用劈刀刮抹到混凝土表面即可,每次修補(bǔ)厚度不宜超過10毫米,如需修補(bǔ)較厚層可分批涂抹找平膠,待24小時(shí)后再涂抹下一層。
③下料
根據(jù)圖紙要求把所需粘貼的碳布按尺寸裁好,平鋪到雙層塑料薄膜上,薄膜厚度約10絲。
④混合
將水下碳纖維浸漬膠按A:B=2:1的重量比稱量A/B組份到開口容器里,以不超過300轉(zhuǎn)的低速攪拌,直至色澤、形態(tài)完全均勻?yàn)橹?,在攪拌過程中確保所有部位接觸到,以便得到混合效果。
⑤預(yù)浸碳布
把調(diào)好的浸漬膠用刮板沿纖維方向反復(fù)碾壓至浸透到碳布里,需保證碳布其中一面的保障膠層稍厚,把雙層薄膜的另一層鋪展到碳布上,再把碳布按碳絲走向裹成小卷備用.
⑥粘貼碳纖維布
施工人員潛水到粘貼位置把卷好的碳布展開,撕開膠層稍厚的那面薄膜,將碳布從一端到另一端的粘貼方式粘貼到加固基面上,邊貼邊用刮板按照碳絲方向反復(fù)刮壓,促使碳纖維布平直、延展、無水泡,浸漬膠充分滲透到混凝土表層。貼完布后24小時(shí)再撕下另一面薄膜即可。
B、水上高濕施工
①基面處理
基材表面應(yīng)全面打磨,無任何附著物,粘貼部位有尖銳棱角的需要打磨成圓角,小內(nèi)徑為20㎜。
②基面找平
將水下找平膠按照A組份:B組份=2:1的重量比攪拌均勻,將找平膠用劈刀刮抹到混凝土表面即可,每次修補(bǔ)厚度不宜超過10毫米,如需修補(bǔ)較厚層可分批涂抹找平膠,待12小時(shí)后再涂抹下一層。
③下料
根據(jù)圖紙要求把所需粘貼的碳布按尺寸裁好,再把碳布按碳絲走向裹成小卷備用。
④混合浸漬膠
按A:B=3:1的重量比稱量A/B組份到開口容器里,以不超過300轉(zhuǎn)的低速攪拌,直至色澤、形態(tài)完全均勻?yàn)橹?,在攪拌過程中確保所有部位接觸到,以便得到混合效果。
⑤上膠
用塑料刮板將浸漬膠涂抹到需貼碳纖維的基面上。
⑥貼布
將裁剪好的碳纖維布貼于混凝土涂膠面,碳纖維布要平直、延展。(碳纖維布如有接頭,搭接長(zhǎng)度應(yīng)為20mm,且接頭應(yīng)在基材全長(zhǎng)的1/3處,不得在基材的中間),再用刮板反復(fù)刮刷碳纖維表面,確保浸漬膠浸透到混凝土與碳纖維布中并脫泡;后用刮板在布的外表面刮涂一層浸漬膠,反復(fù)刮壓使之充分浸透到碳纖維布的纖維中,促使碳纖維布平直、延展、無氣泡,浸漬膠充分滲透。
⑦噴砂
后用3~6mm的沙石(石英砂)灑在涂有膠的施工面上,確保粉刷層的粘結(jié)性。
二、水中橋墩混凝土腐蝕用鋼板加固
A、粘貼面處理
①混凝土粘貼面應(yīng)鑿除苔蘚,油垢、污物,然后用角磨機(jī)打磨除去混凝土面1-2mm厚表層,打磨完畢用高壓水沖洗干凈。
②鋼板粘貼面應(yīng)首先除銹除油,然后用角磨機(jī)進(jìn)行粗糙處理,直至打磨出現(xiàn)金屬光澤,備用。
B、加壓固定系統(tǒng)準(zhǔn)備
加壓固定可采用螺栓、角鋼、墊板所組成的系統(tǒng),該系統(tǒng)在被粘貼的環(huán)形鋼板兩端合適位置鉆孔臨時(shí)固定螺栓、角鋼,供壓緊鋼板使用。
C、配制水下粘鋼膠
①粘鋼膠為A、B兩組份,配比為A:B=2:1。配膠宜用機(jī)械攪拌,攪拌器可由電錘和攪拌齒組成,攪拌齒可用電錘鉆頭端部焊接十字形Φ14鋼筋制成。少量(指0.5公斤以內(nèi))也可用Φ6、Φ8細(xì)鋼筋棍人工攪拌。(注意:僅用膩刀拌和,不能保證攪拌均勻)。
②取潔凈容器(塑料或金屬盆,不得有油污、雜質(zhì))和稱重衡器按配合比混合,并用攪拌器攪拌5分鐘左右至A、B組份混合均勻?yàn)橹?。攪拌時(shí)沿同一方向攪拌,盡量避免混入空氣形成氣泡。每次配膠量不宜過多,現(xiàn)配現(xiàn)用。
D、涂膠和粘貼
膠粘劑配制好后,用膩刀涂抹在已處理好的鋼板表面上(或混凝土表面),膠斷面宜略成三角形,中間厚3毫米左右,邊緣厚1毫米左右,然后將鋼板粘貼在構(gòu)件上,用準(zhǔn)備好的固定加壓系統(tǒng)固定,并適當(dāng)擰緊螺栓加壓,以膠液剛從鋼板邊擠出為度。
E、維護(hù)
粘貼后,鋼板涂水下防銹漆3道。
三、水下植筋加固
①打孔
按照設(shè)計(jì)圖紙要求的尺寸鉆孔。
②清孔
三吹三刷,打好孔后用高壓水吹掉孔內(nèi)泥灰,再用毛刷刷掉孔壁表面松動(dòng)的混凝土,后用高壓水清孔干凈,保持待用。
③注膠
將混合器裝上,檢查混合器必須有螺旋管否則不可以用,嚴(yán)禁現(xiàn)場(chǎng)拔去注膠嘴里的螺旋管;將膠裝上膠,勻速擠出膠液,前三的膠液應(yīng)舍去,把注膠嘴插入孔底,邊打膠邊緩慢外提式注膠,正常注膠量為孔體積的2/3,膠打完后換新的膠瓶注膠嘴也應(yīng)更換新的,沒有打完的膠液把注膠嘴去除,出膠口擦干凈,螺帽擰緊可下次再用。
④植筋
注完膠后將螺紋鋼或帶肋鋼筋按順時(shí)針方向緩慢旋轉(zhuǎn)插入孔底,有少許膠液溢出為好,擦掉溢出的多余膠液。
⑤養(yǎng)護(hù)
靜置讓錨固膠自然固化,養(yǎng)護(hù)時(shí)間根據(jù)溫度而定,養(yǎng)護(hù)期間不得旋轉(zhuǎn)、敲擊螺桿。
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,膠結(jié)材料作為它們之間的剪力連接媒介,形成新的復(fù)合體,使增強(qiáng)貼片與原有鋼筋共同作用,增大了結(jié)構(gòu)抗拉及抗剪能力,可有效提高結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度,延性及抗裂性。利用碳纖維布良好的抗拉強(qiáng)度達(dá)到增強(qiáng)構(gòu)件承載能力及剛度的目的。
材料
CFRP加固修補(bǔ)混凝土結(jié)構(gòu)所用材料主要為碳纖維布與粘貼用樹脂。
1、碳纖維布的抗拉強(qiáng)度應(yīng)按纖維的凈截面面積計(jì)算,凈截面面積取碳纖維布的計(jì)算厚度乘以寬度。碳纖維布的計(jì)算厚度取碳纖維布的單位面積質(zhì)量除以碳纖維密度。單層碳纖維布的單位面積碳纖維質(zhì)量不宜低于150g/㎡,且不宜高于450g/㎡。在施工質(zhì)量有可靠保證時(shí),單層碳纖維布的單位面積碳纖維質(zhì)量可提高到600g/㎡。
2、粘結(jié)劑要有足夠的粘結(jié)性能,工藝過程中各部位所使用的環(huán)氧樹脂膠結(jié)材料的種類、型號(hào),應(yīng)根據(jù)施工時(shí)的溫度、濕度進(jìn)行選擇。應(yīng)正確掌握主劑和固化劑的配比,使?jié)B透性、粘稠度、固化速度等方面能滿足不同季節(jié)施工的需要。采用碳纖維片材對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)加固時(shí),應(yīng)采用與碳纖維片材配套的底層樹脂、找平材料、浸漬樹脂或粘結(jié)樹脂。
3、在受彎加固和受剪加固時(shí),被加固的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件,其現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)混凝土強(qiáng)度等級(jí)不得低于C15,且混凝土表面的正拉粘結(jié)強(qiáng)度不得低于1.5MPa。采用封閉粘貼碳纖維片材加固混凝土柱時(shí),混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C10。
4、主要機(jī)具:角向磨光機(jī)、砂紙、剪刀、鑿子、榔頭、臺(tái)秤、卷尺、水平儀、鉛錘、滾筒、刮板、攪拌容器、橡膠抹子、滾洞刷子、攪拌器、防護(hù)眼鏡、橡膠手套、口罩等。
特點(diǎn)
1、材料高強(qiáng)高效,便于加工成多種尺寸,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(chǎng)固定設(shè)施,施工占用場(chǎng)地少。
3、耐腐蝕及耐久性能。
4、自重較輕,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。
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(jí)不低于C15,長(zhǎng)期使用的環(huán)境溫度不高于60℃的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),都可采用碳纖維加固施工工法加固、補(bǔ)強(qiáng)。
施工準(zhǔn)備
1、應(yīng)認(rèn)真閱讀設(shè)計(jì)施工圖。在進(jìn)行混凝土表面處理和粘貼碳纖維布前,應(yīng)按加固設(shè)計(jì)部位放線定位。
2、應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況和加固構(gòu)件混凝土的補(bǔ)強(qiáng)荷載要求,制定相應(yīng)施工方案和施工計(jì)劃。
3、應(yīng)對(duì)所使用的碳纖維布、配套樹脂、機(jī)具等做好施工前的物質(zhì)準(zhǔn)備工作。
4、進(jìn)場(chǎng)后的碳纖維布、配套樹脂應(yīng)抽樣送檢,合格后方可施工。
5、施工宜在環(huán)境溫度為5℃以上的條件下進(jìn)行,并應(yīng)符合配套樹脂要求的施工使用溫度。當(dāng)環(huán)境溫度低于5℃時(shí),應(yīng)采用適用于低溫環(huán)境的配套樹脂或采取升溫措施。
工藝流程及操作要求
工藝流程為卸荷→構(gòu)件表面處理→涂底膠→找平→粘貼→保護(hù)。
1、卸荷:加固前應(yīng)對(duì)所加固的構(gòu)件盡可能卸荷。
2、構(gòu)件表面處理
2.1 將混凝土構(gòu)件表面的殘缺、破損部分清除干凈并達(dá)到結(jié)構(gòu)密實(shí)部位。
2.2 檢查外露鋼筋是否銹蝕,如有銹蝕,需進(jìn)行必要處理。
2.3 對(duì)經(jīng)過剔鑿、清理和露筋的構(gòu)件殘缺部分,用高于原構(gòu)件混凝土強(qiáng)度的環(huán)氧砂漿進(jìn)行修補(bǔ)、復(fù)原、達(dá)到表面平整。
2.4 應(yīng)按設(shè)計(jì)要求對(duì)裂縫進(jìn)行灌漿或封閉處理:縫寬小于0.20mm 的裂縫,用環(huán)氧樹脂進(jìn)行表面涂抹密閉;大于或等于0.20mm 的裂縫用環(huán)氧樹脂灌縫。
2.5 對(duì)貼片范圍的定位、劃墨線、按修復(fù)、補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行。
2.6 被粘貼的混凝土表面應(yīng)打磨平整,除去表層浮漿、油污等雜質(zhì),直至完全露出混凝土結(jié)構(gòu)新面。轉(zhuǎn)角粘貼處應(yīng)進(jìn)行導(dǎo)角處理并打磨加以圓化。圓化半徑對(duì)于梁不應(yīng)小于20mm;對(duì)于柱不應(yīng)小于25mm。
2.7 清洗打磨過的構(gòu)件表面,并使其充分干燥。
3、涂底膠
3.1 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(dòng)攪拌器均勻攪拌,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)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。
3.2 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(chǎng)氣溫而定,以指觸干燥為準(zhǔn))再進(jìn)行下一工序的施工。一般固化時(shí)間為2~3d。
4、找平
4.1 混凝土表面凹陷部位應(yīng)用環(huán)氧膩?zhàn)犹钛a(bǔ)平整,模板接頭等出現(xiàn)高度差的部位也應(yīng)填補(bǔ),盡量減小高度差,再用砂紙打磨平整。
4.2 轉(zhuǎn)角處也修補(bǔ)成光滑的圓弧且半徑不小于10mm。在找平材料表面指觸干燥后,進(jìn)行下一工序的施工。
5、粘貼
5.1 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(zhǎng)度一般應(yīng)在3m之內(nèi)。
5.2 調(diào)配、攪拌粘貼材料浸漬樹脂,均勻涂抹于待粘貼的部位,在搭接、混凝土拐角等部位多涂刷一些。
5.3 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,并使浸漬樹脂充分浸透碳纖維布。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。
5.4 在后一層碳纖維布的表面均勻涂抹浸漬樹脂。
5.5 碳纖維布沿纖維方向的搭接長(zhǎng)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):加固后的碳纖維表面應(yīng)進(jìn)行抹灰保護(hù)。在碳纖維表面的樹脂固化之前,撒一層干燥粗砂,再采取抹灰措施。當(dāng)設(shè)計(jì)有耐火極限的要求時(shí),按選用的防火涂料進(jìn)行施工,并保證防護(hù)材料與碳纖維片材之間有可靠的粘結(jié)。
注意事項(xiàng)
采用粘貼碳纖維片材加固混凝土結(jié)構(gòu)時(shí),應(yīng)由專業(yè)施工隊(duì)伍進(jìn)行施工。
施工過程中應(yīng)避免碳纖維片材彎折。
碳纖維布加固技術(shù)在建筑上的應(yīng)用
目前,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)己成為現(xiàn)代建筑、構(gòu)筑物常用的結(jié)構(gòu)形式,成為我國(guó)乃至世界各國(guó)占主導(dǎo)地位的建筑結(jié)構(gòu),在我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮著不可代替的作用。因此,確保鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的安全使用具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。但是由于自然災(zāi)害、年久失修以及人為因素、荷載等級(jí)提高和設(shè)計(jì)規(guī)范修訂等原因?qū)е陆ㄖY(jié)構(gòu)承載力不足,影響正常使用和安全運(yùn)行,須對(duì)其進(jìn)行加固處理;加之一些結(jié)構(gòu)工程中混凝土的質(zhì)量不盡理想,致使加固維修問題更為突出,己成為經(jīng)濟(jì)建設(shè)的沉重負(fù)擔(dān)并制約了進(jìn)一步的發(fā)展。
加固改造具有三個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn):投資少、工期短、省空間,這些都會(huì)帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益,特別是時(shí)間和空間的節(jié)省,對(duì)工業(yè)生產(chǎn)和商業(yè)活動(dòng)來講,在效益方面往往起著決定性的作用。對(duì)承載力不足的工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行修復(fù)加固,不僅可以使的生命及財(cái)產(chǎn)得到保障,還可以盡可能地發(fā)揮既有結(jié)構(gòu)的作用,緩解人力、物力、資金緊張的情況,使資金投到需要的地方。
現(xiàn)有的加固方法
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的加固技術(shù)越來越受到人們的重視,人們?cè)陂L(zhǎng)期地研究與實(shí)踐過程中,形成了多種加固方法,傳統(tǒng)的加固方法有以下幾種①:
1)增大截面法
通過使用同質(zhì)材料增大原結(jié)構(gòu)的截面面積,來提高構(gòu)件承載力,同時(shí)加大截面剛度,增強(qiáng)抗震能力,工藝簡(jiǎn)單,適用面廣。缺點(diǎn)是現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)多,施工周期長(zhǎng),對(duì)原結(jié)構(gòu)影響較大,如:減小使用空間,增加結(jié)構(gòu)自重等。
2)外包鋼法
以型鋼包裹于結(jié)構(gòu)的四角或兩角,對(duì)構(gòu)件的截面和外觀影響較小,較大幅度地提高承載力,施工簡(jiǎn)單,工作量小,增大延性,適用于加固混凝土柱、梁等結(jié)構(gòu);缺點(diǎn)是用鋼量較大,抗腐蝕性和耐久性差,費(fèi)用高。
3)預(yù)應(yīng)力加固法
采用外加預(yù)應(yīng)力拉桿或型鋼撐桿進(jìn)行加固,降低應(yīng)力水平,提高承載力,幾乎不改變使用空間。缺點(diǎn)是耐火性、耐腐蝕性較差,且對(duì)施工設(shè)備、工序及施工人員的素質(zhì)要求較高。
4)增設(shè)支點(diǎn)法
增設(shè)支點(diǎn)是用減少構(gòu)件計(jì)算跨度,從而減小結(jié)構(gòu)內(nèi)力,提高承載力,并且縮小裂縫寬度效果明顯。缺點(diǎn)是影響原結(jié)構(gòu)布局,使用功能受到限制。
5)托梁拔柱法
是一種托屋架拔柱、托墻拔柱及托梁拔柱的加固方法,改造時(shí)間短、費(fèi)用低,缺點(diǎn)是技術(shù)要求高、安全隱患大。適用于工業(yè)廠房的改造。
6)粘鋼加固法
粘鋼加固法是將鋼板粘貼在構(gòu)件外部來提高結(jié)構(gòu)承載能力的一種方法。該方法幾乎不改變構(gòu)件外形和使用空間,施工簡(jiǎn)單快速,濕作業(yè)量小,但對(duì)構(gòu)件工作環(huán)境有要求,環(huán)境溫度不高于60℃,相對(duì)濕度不大于70%,無化學(xué)腐蝕。
傳統(tǒng)加固方法雖然種類較多,且每種加固方法都有各自的優(yōu)點(diǎn),但每種方法加固的綜合效果都不能完全滿足使用者的要求。隨著碳纖維增強(qiáng)塑料的出現(xiàn)及對(duì)其增強(qiáng)加固混凝土結(jié)構(gòu)效果研究的深入,這種加固技術(shù)越來越受到建筑行業(yè)的青睞,其應(yīng)用越來越廣泛。
碳纖維加固技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)
碳纖維增強(qiáng)塑料(Carbo<em></em>nFiber Reinforced Plastics,下稱CFRP,常以碳纖維布的形式出現(xiàn)),具有優(yōu)異的物理力學(xué)性能、耐久性及抗腐蝕性等特點(diǎn)。該材料是在日本發(fā)明的,早應(yīng)用于航空航天,國(guó)外早對(duì)纖維加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)進(jìn)行研究的是德國(guó)IBMB研究院和瑞士的EMPA實(shí)驗(yàn)室,日本、韓國(guó)和美國(guó)緊隨其后,碳纖維塑料對(duì)鋼筋混凝土進(jìn)行修復(fù)加固在發(fā)達(dá)國(guó)家已成為一項(xiàng)成熟技術(shù)②。
與傳統(tǒng)加固方法比較,碳纖維增強(qiáng)塑料具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì),主要體現(xiàn)在③:
1)強(qiáng)度高、延性好
碳纖維布具有優(yōu)異的物理力學(xué)性質(zhì),抗拉強(qiáng)度2500-4500MPa(是普通鋼材的10倍左右),彈性模量是普通鋼材的1-2倍。以其強(qiáng)度來提高承載力,以其高彈性模量來改善結(jié)構(gòu)的延展性,從而達(dá)到加固的目的。
2)耐久性和耐腐蝕性好
由于其固有的化學(xué)特性,致使碳纖維布能夠抵抗一般酸堿鹽的腐蝕,有良好的耐腐蝕性和耐久性,而且其本身還可以起到對(duì)內(nèi)部混凝土結(jié)構(gòu)的保護(hù)作用,間接增加了混凝土保護(hù)層,從而達(dá)到雙重效果。
3)不增加構(gòu)件的自重及體積
碳纖維布質(zhì)量輕,厚度薄,粘貼后基本不增加結(jié)構(gòu)自重和尺寸,不影響建筑物的有效使用空間和外觀。
4)適用面廣
碳纖維布是一種柔性材料,可以方便地裁剪,所以這種加固技術(shù)可以廣泛適用于各種結(jié)構(gòu)類型(如橋梁、隧道、涵洞、煙囪等)、各種結(jié)構(gòu)形狀(如矩形、圓形、曲面結(jié)構(gòu)等)、各種結(jié)構(gòu)部位(梁、板、柱、節(jié)點(diǎn)、拱、殼等),且不改變結(jié)構(gòu)形狀及不影響結(jié)構(gòu)外觀,這是傳統(tǒng)加固方法所不具有的。
5)施工便捷高效
碳纖維布加固,無大型機(jī)具,沒有濕作業(yè),占用場(chǎng)地少。施工工效高,粘貼碳纖維法是粘貼鋼板施工工效的4-5倍。施工質(zhì)量易保證,碳纖維預(yù)浸料輕質(zhì)柔軟,易貼附,即使被加固的結(jié)構(gòu)表面不是非常平整,也可以保證很高的粘貼率。
碳纖維布的這些特點(diǎn),為建筑結(jié)構(gòu)的加固提供了技術(shù)支持,決定了碳纖維加固技術(shù)具有很大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)效益。
碳纖維加固材料發(fā)展及其缺點(diǎn)
然而,隨著碳纖維材料在加固領(lǐng)域發(fā)揮重要作用的同時(shí),也存在著不足:
1)拉伸彈性模量相對(duì)于其強(qiáng)度過低
應(yīng)用于結(jié)構(gòu)加固的碳纖維拉伸強(qiáng)度一般在3000MPa以上,而其彈性模量只有230GPa左右,高彈性模量的也不過380-640GPa 左右。要發(fā)揮較大的強(qiáng)度,碳纖維布需相當(dāng)大的變形,當(dāng)與鋼筋共同工作時(shí),鋼筋達(dá)到屈服強(qiáng)度時(shí)CFRP并未發(fā)揮出全部強(qiáng)度,從而無法充分利用碳纖維的強(qiáng)度,且難以有效地抑止結(jié)構(gòu)的變形與裂縫的發(fā)展。
2)混凝土與碳纖維間的粘結(jié)層易破壞
環(huán)氧樹脂粘結(jié)層的剪切強(qiáng)度與剪切變形是一定的,超過極限應(yīng)變后,粘結(jié)層將產(chǎn)生界面微裂縫,隨著微裂縫的不斷擴(kuò)展,后發(fā)生剝離破壞,所以粘貼CFRP片材加固有其限度,過量粘貼會(huì)導(dǎo)致界面無法傳遞足夠的剪應(yīng)力使得CFRP的強(qiáng)度無法得到充分利用,并且在構(gòu)件承受較大荷載時(shí)容易出現(xiàn)粘結(jié)破壞。
現(xiàn)有的加固手段是將CFRP非常緊密地粘貼到試件的表面,當(dāng)試件的表面有一定的曲率時(shí),CFRP在受拉的同時(shí)還會(huì)承受一個(gè)由曲率帶來的剝離應(yīng)力,這也會(huì)加快構(gòu)件的粘結(jié)破壞。
3)無屈服點(diǎn),為脆性破壞
碳纖維布是一種線性材料,沒有像鋼筋那樣的屈服點(diǎn),結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞前沒有先兆,為脆性破壞。
粘貼碳纖維布和粘鋼的適用性對(duì)比
現(xiàn)代建筑中,粘鋼加固和碳纖維加固應(yīng)用較多,此處將兩種加固方法進(jìn)行對(duì)比:
碳纖維布輕質(zhì)高強(qiáng),厚度為0.111-0.167mm,抗拉強(qiáng)度高,為普通鋼材的8-10倍,但各向異性,即抗拉強(qiáng)度高但抗剪強(qiáng)度低;施工更為簡(jiǎn)便,施工速度為粘鋼的2-3倍。
鋼板的物理力學(xué)性能為各項(xiàng)同性,受力性能好;施工時(shí)需夾具和施工機(jī)具,施工工序和施工操作性較碳纖維布復(fù)雜。
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)地迅猛發(fā)展,各類建筑結(jié)構(gòu)的適用性和安全性被廣泛關(guān)注,如何在確保安全的前提下,低投資帶來高回報(bào),成為新時(shí)代的焦點(diǎn)。以醫(yī)院等公共建筑為例,新的醫(yī)療設(shè)備或者結(jié)構(gòu)功能調(diào)整,對(duì)原有結(jié)構(gòu)提出了需求,如何在短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到要求,盡可能減少對(duì)社會(huì)的損失,都值得我們認(rèn)真思考。
碳纖維布具有強(qiáng)度高、延性好、耐腐蝕和耐久性好、適用面廣、施工便捷等優(yōu)點(diǎn),在建筑加固中具有廣闊的前景。隨著科技的不斷進(jìn)步,新的加固材料、新的加固技術(shù),必將為建設(shè)注入新的色彩。
“偷工減料”現(xiàn)象在各個(gè)行業(yè)都不是一件罕見的事情,對(duì)于加固用的碳纖維布來說,我們總會(huì)碰到劣質(zhì)產(chǎn)品,到底這些產(chǎn)品劣在哪里?哪里暗藏你一眼看不穿的東西?今天,小悍總結(jié)了碳纖維布可能出現(xiàn)問題的地方,現(xiàn)時(shí)現(xiàn)地教你練就“火眼金睛”,不再上當(dāng)受騙。
▋ 碳纖維布的抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值、彈性模量和極限伸長(zhǎng)率不達(dá)標(biāo)
國(guó)家規(guī)范規(guī)定,對(duì)碳纖維布I級(jí)抗拉強(qiáng)度≥3400MPa,受拉彈性模量≥2.3x105MPa,伸長(zhǎng)率≥1.6%,這三項(xiàng)數(shù)據(jù)是碳纖維高強(qiáng)性能的保障,碳纖維布在承重結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用,其粘結(jié)加固能力與這三項(xiàng)數(shù)據(jù)有著顯著的相關(guān)性,還可以通過此判斷在碳纖維布的生產(chǎn)過程中是否存在欠缺的地方。
▋ 碳纖維布單位面積質(zhì)量偏差過大
對(duì)于一般人工粘貼的碳纖維布,其單位面積質(zhì)量≦300g/m2,碳纖維布單位面積質(zhì)量允許偏差為±3%。
為什么要嚴(yán)格控制碳纖維布單位面積質(zhì)量?主要是因?yàn)榭椢锾駮r(shí),室溫固化型結(jié)構(gòu)膠將很難浸潤(rùn)和滲透,極易因纖維內(nèi)部缺膠或膠液分布不均而嚴(yán)重影響碳纖維復(fù)合材料的粘結(jié)性能,致使被加固的結(jié)構(gòu)安全得不到保證。
▋ 碳纖維布的K數(shù)不合格
我們知道,加固工程用的碳纖維布是嚴(yán)禁使用大絲束碳纖維替代的。然而,目前市面上生產(chǎn)碳纖維布的廠家利用行業(yè)對(duì)碳纖維K數(shù)的不熟悉,大量以15k、18k、24k、36k,甚至48k的碳纖維來冒充12k,致使粘結(jié)質(zhì)量嚴(yán)重下降。
關(guān)于碳纖維布K數(shù)的準(zhǔn)確識(shí)別方法,小悍在《碳纖維布的價(jià)格裸,但我知道你會(huì)買更貴的那個(gè)》一文中有詳細(xì)介紹,想要了解的朋友可以點(diǎn)擊前往觀看。
▋ 玄武巖纖維冒充
結(jié)構(gòu)加固用的碳纖維,嚴(yán)禁使用玄武巖纖維來代替。
由于玄武巖纖維抗拉強(qiáng)度低、彈性模量較低、耐堿性不如碳纖維、耐久性不強(qiáng)等原因,玄武巖纖維被禁止在加固工程中使用,但在實(shí)際加固工程中,一些玄武巖纖維常常被染制成近似于碳纖維制品的顏色,必須注意鑒別,防止勿用造成結(jié)構(gòu)安全隱患。
關(guān)于如何辨別玄武巖纖維,大家可以看看《玄武巖纖維用于結(jié)構(gòu)加固?后知道真相的我眼淚流下來》。
▋ 碳纖維布缺緯、脫緯、斷經(jīng)
嚴(yán)重的外觀缺陷,將會(huì)顯著影響結(jié)構(gòu)、構(gòu)件的受力性能或耐久性能,不是小問題。
▋ 碳纖維布尺寸偏差過大
碳纖維布長(zhǎng)度偏差允許值為±1.5%,寬度偏差允許值為±0.5%。過大的尺寸偏差可能影響結(jié)構(gòu)、構(gòu)件的受力性能。碳纖維布的尺寸控制的越好,越能保證施工質(zhì)量符合結(jié)構(gòu)加固后的安全使用要求。
對(duì)加固負(fù)責(zé),是一個(gè)碳纖維布生產(chǎn)廠家基本的要求。在市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)中,加固材料企業(yè)不能停留在價(jià)格戰(zhàn)的思維,俗話說“一分價(jià)錢一分貨”,產(chǎn)品要賣很低的價(jià)格,商家就會(huì)不擇手段降低成本,一定會(huì)偷工減料。而加固材料企業(yè)現(xiàn)在要考慮的是,跳出價(jià)格門檻,怎樣用更先進(jìn),更安全的加固材料去保證結(jié)構(gòu)加固的效果得到提高。
碳纖維布等加固材料在有水環(huán)境下測(cè)試加固效果
我國(guó)擁有內(nèi)海和領(lǐng)海面積達(dá)38萬平方公里,內(nèi)河也有七大水系。如此龐雜的水域系統(tǒng),必然擁有數(shù)量巨大的橋梁、碼頭等相關(guān)設(shè)施但是隨著時(shí)間的推移,加之潮濕環(huán)境的作用,這些設(shè)施會(huì)比普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)更易產(chǎn)生病害。對(duì)它們的加固必不可少也關(guān)系重大!
本文以橋梁的水中橋墩為例,簡(jiǎn)要介紹幾種不同情況下,對(duì)已腐蝕橋墩的加固保護(hù)方法
一、水中橋墩混凝土腐蝕用碳纖維布加固
①基面處理
根據(jù)要求確定需要修補(bǔ)混凝土的位置,后用高壓水沖洗青苔及污泥再用氣動(dòng)打磨機(jī)磨掉混凝土表面酥松層,直至露出堅(jiān)實(shí)基層。
②基面找平
將水下找平膠按照A組份:B組份=2:1的重量比攪拌至完全均勻,將找平膠用劈刀刮抹到混凝土表面即可,每次修補(bǔ)厚度不宜超過10毫米,如需修補(bǔ)較厚層可分批涂抹找平膠,待24小時(shí)后再涂抹下一層。
③下料
根據(jù)圖紙要求把所需粘貼的碳布按尺寸裁好,平鋪到雙層塑料薄膜上,薄膜厚度約10絲。
④混合
將水下碳纖維浸漬膠按A:B=2:1的重量比稱量A/B組份到開口容器里,以不超過300轉(zhuǎn)的低速攪拌,直至色澤、形態(tài)完全均勻?yàn)橹?,在攪拌過程中確保所有部位接觸到,以便得到混合效果。
⑤預(yù)浸碳布
把調(diào)好的浸漬膠用刮板沿纖維方向反復(fù)碾壓至浸透到碳布里,需保證碳布其中一面的保障膠層稍厚,把雙層薄膜的另一層鋪展到碳布上,再把碳布按碳絲走向裹成小卷備用.
⑥粘貼碳纖維布
施工人員潛水到粘貼位置把卷好的碳布展開,撕開膠層稍厚的那面薄膜,將碳布從一端到另一端的粘貼方式粘貼到加固基面上,邊貼邊用刮板按照碳絲方向反復(fù)刮壓,促使碳纖維布平直、延展、無水泡,浸漬膠充分滲透到混凝土表層。貼完布后24小時(shí)再撕下另一面薄膜即可。
B、水上高濕施工
①基面處理
基材表面應(yīng)全面打磨,無任何附著物,粘貼部位有尖銳棱角的需要打磨成圓角,小內(nèi)徑為20㎜。
②基面找平
將水下找平膠按照A組份:B組份=2:1的重量比攪拌均勻,將找平膠用劈刀刮抹到混凝土表面即可,每次修補(bǔ)厚度不宜超過10毫米,如需修補(bǔ)較厚層可分批涂抹找平膠,待12小時(shí)后再涂抹下一層。
③下料
根據(jù)圖紙要求把所需粘貼的碳布按尺寸裁好,再把碳布按碳絲走向裹成小卷備用。
④混合浸漬膠
按A:B=3:1的重量比稱量A/B組份到開口容器里,以不超過300轉(zhuǎn)的低速攪拌,直至色澤、形態(tài)完全均勻?yàn)橹?,在攪拌過程中確保所有部位接觸到,以便得到混合效果。
⑤上膠
用塑料刮板將浸漬膠涂抹到需貼碳纖維的基面上。
⑥貼布
將裁剪好的碳纖維布貼于混凝土涂膠面,碳纖維布要平直、延展。(碳纖維布如有接頭,搭接長(zhǎng)度應(yīng)為20mm,且接頭應(yīng)在基材全長(zhǎng)的1/3處,不得在基材的中間),再用刮板反復(fù)刮刷碳纖維表面,確保浸漬膠浸透到混凝土與碳纖維布中并脫泡;后用刮板在布的外表面刮涂一層浸漬膠,反復(fù)刮壓使之充分浸透到碳纖維布的纖維中,促使碳纖維布平直、延展、無氣泡,浸漬膠充分滲透。
⑦噴砂
后用3~6mm的沙石(石英砂)灑在涂有膠的施工面上,確保粉刷層的粘結(jié)性。
二、水中橋墩混凝土腐蝕用鋼板加固
A、粘貼面處理
①混凝土粘貼面應(yīng)鑿除苔蘚,油垢、污物,然后用角磨機(jī)打磨除去混凝土面1-2mm厚表層,打磨完畢用高壓水沖洗干凈。
②鋼板粘貼面應(yīng)首先除銹除油,然后用角磨機(jī)進(jìn)行粗糙處理,直至打磨出現(xiàn)金屬光澤,備用。
B、加壓固定系統(tǒng)準(zhǔn)備
加壓固定可采用螺栓、角鋼、墊板所組成的系統(tǒng),該系統(tǒng)在被粘貼的環(huán)形鋼板兩端合適位置鉆孔臨時(shí)固定螺栓、角鋼,供壓緊鋼板使用。
C、配制水下粘鋼膠
①粘鋼膠為A、B兩組份,配比為A:B=2:1。配膠宜用機(jī)械攪拌,攪拌器可由電錘和攪拌齒組成,攪拌齒可用電錘鉆頭端部焊接十字形Φ14鋼筋制成。少量(指0.5公斤以內(nèi))也可用Φ6、Φ8細(xì)鋼筋棍人工攪拌。(注意:僅用膩刀拌和,不能保證攪拌均勻)。
②取潔凈容器(塑料或金屬盆,不得有油污、雜質(zhì))和稱重衡器按配合比混合,并用攪拌器攪拌5分鐘左右至A、B組份混合均勻?yàn)橹?。攪拌時(shí)沿同一方向攪拌,盡量避免混入空氣形成氣泡。每次配膠量不宜過多,現(xiàn)配現(xiàn)用。
D、涂膠和粘貼
膠粘劑配制好后,用膩刀涂抹在已處理好的鋼板表面上(或混凝土表面),膠斷面宜略成三角形,中間厚3毫米左右,邊緣厚1毫米左右,然后將鋼板粘貼在構(gòu)件上,用準(zhǔn)備好的固定加壓系統(tǒng)固定,并適當(dāng)擰緊螺栓加壓,以膠液剛從鋼板邊擠出為度。
E、維護(hù)
粘貼后,鋼板涂水下防銹漆3道。
三、水下植筋加固
①打孔
按照設(shè)計(jì)圖紙要求的尺寸鉆孔。
②清孔
三吹三刷,打好孔后用高壓水吹掉孔內(nèi)泥灰,再用毛刷刷掉孔壁表面松動(dòng)的混凝土,后用高壓水清孔干凈,保持待用。
③注膠
將混合器裝上,檢查混合器必須有螺旋管否則不可以用,嚴(yán)禁現(xiàn)場(chǎng)拔去注膠嘴里的螺旋管;將膠裝上膠,勻速擠出膠液,前三的膠液應(yīng)舍去,把注膠嘴插入孔底,邊打膠邊緩慢外提式注膠,正常注膠量為孔體積的2/3,膠打完后換新的膠瓶注膠嘴也應(yīng)更換新的,沒有打完的膠液把注膠嘴去除,出膠口擦干凈,螺帽擰緊可下次再用。
④植筋
注完膠后將螺紋鋼或帶肋鋼筋按順時(shí)針方向緩慢旋轉(zhuǎn)插入孔底,有少許膠液溢出為好,擦掉溢出的多余膠液。
⑤養(yǎng)護(hù)
靜置讓錨固膠自然固化,養(yǎng)護(hù)時(shí)間根據(jù)溫度而定,養(yǎng)護(hù)期間不得旋轉(zhuǎn)、敲擊螺桿。
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