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1、碳纖維布施工技術指南一、總則1、碳纖維布簡介碳纖維增強塑性是碳纖維材料通過一定的制作工藝與特定的樹脂復合而成，其力學特點是應力應變量完全線性彈性，不存在屈服點和塑性區。碳纖維材料具有優異的物理力學性能，加固混凝土構件所用的碳纖維布是有碳纖維長絲組成的柔軟片材，具有強度高，自身輕，施工方便、快捷、應用范圍廣等，用于建筑結構加固的碳纖維具有優良的力學能力，其抗拉力度一般為建筑鋼材的幾十倍，但是，碳纖維材料織成碳纖維布后，其中的各碳纖維絲很難完全工程工作，在承受較低的荷載時，一部分應力水平較高的碳纖維絲首先達到其抗拉強度并退出工作狀態，以此類推，各碳纖維絲逐漸斷裂，直至整體破壞，而使用粘結劑后，各碳2、纖維絲能很好的共同工作，大大提高碳纖維抗拉強度，故碳纖維加固首先必須使用碳纖維布中的碳纖維絲能共同工作，因此膠黏劑對碳纖維布起到的加固作用是比較關鍵的，它既能確保各碳纖維絲共同工作，又能同時確保碳纖維布與結構共同工作，從而達到加固目的。因此在橋梁工程有廣泛發展的前景。2、碳纖維布加固的作用作用是纖維材料在加固結構中承擔拉應力，改善構件的受力狀態，限制裂縫的產生和發展。3、碳纖維布的應用范圍和時機當混凝土構造因為抗彎承載力不行，選用碳纖維布進行加固時，加固構造的損壞形狀一方面取決于原構造的配筋狀況，另一方面取決于碳纖維的用量。現假定原構造為適筋構件，則加固構造的損壞形狀可分為如下三種狀況。碳纖維3、用量較少。損壞時受壓區邊際混凝土壓碎，受拉鋼筋屈從，碳纖維能夠到達較高的拉應變。碳纖維用量適中。損壞時受壓區邊際混凝土壓碎，受拉鋼筋屈從，碳纖維可到達某一中等拉應變。碳纖維用量較多。損壞時受壓區邊際混凝土壓碎，受拉鋼筋屈從，碳纖維應變很低。上述三種狀況，第三種狀況因為碳纖維用量大且強度利用率低，不宜選用。第一種加固辦法適用于截面高度較大的梁，第二種加固辦法適用于截面高度較小的板或扁梁。這主要是因為對板或扁梁而言，在碳纖維未到達很高的拉應變時，構造就能夠因為變形過大而損壞。詳細界限取決于碳纖維極限拉應變和加載方法。二、應用情況隨著我國高速公路預防性養護施工的發展，粘貼碳纖維布技術作為高速公路預防4、性養護最經濟有效的方法，近年已受到越來越多的重視。山東高速集團自2011年開始應用碳纖維布加固技術，當年主要用于泰安大汶口橋加固。2012年，在膠州灣高速公路大修工程中也采用了此技術。三、材料要求1、材料要求纖維布和粘結劑必須由供應商配套提供，碳纖維布的主要力學性能指標應滿足表1的規定。 表1 碳纖維布的主要力學性能指標性能指標抗拉強度標準值（MPa）3400彈性模量（MPa）2.4105斷裂延伸率（%）1.7注：a、抗拉強度標準值應具有95%的保證率； b、碳纖維布的性能指標按纖維的凈面積計算。碳纖維布的耐候性能應符合表2的規定。表2 碳纖維布的耐候性能指標序號項目指標1外觀無斑點、起泡、裂5、紋等，尺寸穩定2拉伸強度保持率（%）95%3伸長率保持率（%）95%碳纖維布的耐化學藥品性能應符合表3的規定。表3 碳纖維布的耐化學藥品性能指標序號項目指標1抗拉強度保持率（%）952伸長率保持率（%）95環氧樹脂粘結劑的主要性能應符合表4的規定。表4 環氧樹脂粘結劑的主要性能指標性能（20）環氧樹脂粘結劑剪切強度（MPa）10-30密度（Kg/m3）1100-1700抗壓強度（MPa）55-110彈性模量(GPa)0.5-20破斷拉應變（%）0.5-5剪切模量(GPa)0.2-8近似的斷裂能（Jm-2）200-1000泊松比0.3-0.4熱膨脹系數（10-6/）25-100拉伸強度（MPa）6、9-30玻璃轉換溫度（）45-80為了保證碳纖維布的粘貼質量，粘貼碳纖維布所用浸漬膠在使用前應對其抗壓強度和與混凝土的正拉粘結強度做原材料試驗，底膠做與混凝土的正拉粘結強度原材料試驗。其抗壓強度應大于70MPa，與混凝土的正拉粘結強度應大于或等于2.5MPa，且不小于被加固混凝土的抗拉強度標準值ftk。四、施工準備粘貼碳纖維布的施工流程如下：施工準備砼表面處理配制并涂刷底層樹脂粘貼面找平處理碳纖維布裁剪涂刷浸漬樹脂或粘貼樹脂粘貼碳纖維布表面防護1、施工準備（1）施工前應認真閱讀設計施工圖，按設計圖紙在加固部位放線定位。（2）應根據施工現場和被加固構件混凝土的實際情況，擬定施工方案和施工計劃。（7、3）應對所使用的碳纖維片材、配套樹脂、機具等做好施工前的準備工作。五、施工工藝流程及質量控制措施1、混凝土表面處理（1）應清除被加固構件表面的剝落、疏松、蜂窩、腐蝕等劣化混凝土，露出新鮮面。對較大面積的劣質層，在剔除后應用聚合物水泥砂漿進行修復。（2）檢查外露鋼筋是否銹蝕，如有銹蝕應進行除銹處理。（3）對于裂縫部分，應先進行灌縫或封閉處理。（4）被加固構件表面要打磨平整（尤其是表面的凸出部位要磨平），除去表面浮漿、油污等雜質，直至完全露出新鮮面。轉角粘貼處應進行倒角處理并打磨成圓弧形，圓弧半徑不應小于20mm，并用修復材料將表面修復平整。（5）表面打磨后，應用強力吹風器或吸塵器將表面粉塵徹底清8、除干凈，并保持干燥。2、配制并涂刷底層樹脂（1）應按產品生產廠提供的工藝規定配制底層樹脂；（2）根據標準用量，算出所涂面積底層樹脂用量，視現場氣溫等實際情況，確保在適用期內一次用完，按底層樹脂規定的比例把底膠混合攪拌均勻；（3）用滾筒刷或毛刷將樹脂均勻涂抹于混凝土構件表面。厚度不超過0.4mm，并不得漏刷或有流淌、氣泡。等底層樹脂固化后（固化時間視現場氣溫定，以手觸感干燥為宜，一般不小于2小時），再進行下一道工序。3、粘貼面找平處理（1）應按產品供應商提供的工藝要求配制找平材料（環氧膩子）。（2）混凝土表面修補應選用丙酮將表面浮塵擦去，凹陷部位，應用刮刀對凹坑實施填塞修補、找平，找平程度按眼觀9、目測無明顯的刮板或刮刀痕跡紋路平滑為準。有段差或轉角部位，應抹成平滑曲面。（3）轉角的處理，應用找平材料將其修補為光滑的圓弧，半徑不小于10mm。（4）找平材料須固化后（固化時間視現場氣溫定，以手指觸感干燥為宜，一般不小于2小時），方可進行下一道工序。4、碳纖維布剪裁（1）按設計規定尺寸剪裁碳纖維布，裁剪尺寸必須滿足設計尺寸，嚴禁斜切碳纖布，并防止出現拉絲現象。（2）保證裁剪后的碳纖維方向與粘貼部位的方向一致。（3）裁剪成型的碳纖維注意保護潔凈不受污染。5、配制并涂刷浸漬樹脂或粘貼樹脂（1）配制粘結劑前應仔細閱讀其使用說明書。（2）按粘貼面積確定每次用量，以防失效浪費。（3）嚴格按重量比使用配10、制。（4）按廠家配合比和工藝要求進行配制，且應有專人負責。攪拌應順時針一個方向攪拌，直至顏色均勻，無氣泡產生，并應防止灰塵等雜質混入。（5）調制好的粘結劑抓緊使用，用毛刷或滾刷均勻、無遺漏地將粘接膠涂在選定的混凝土表面，粘接膠涂抹面應不下于所粘貼的碳纖維布的大小。6、粘貼碳纖維布（1）粘貼碳纖維前應對混凝土表面再次擦拭，確保粘貼面無粉塵。（2）混凝土表面涂刷結構膠，必須做到涂刷穩、準、勻的要求，即：穩，刷涂用力適度，盡量不流不墜不掉；準，涂刷不出控制線；勻，涂刷范圍內薄厚較一直。（3）碳纖維布粘貼時，同樣要穩、準、勻，核心要求做到放卷用力適度，使碳纖維布不皺、不折、展延平滑順暢。（4）滾壓碳纖11、維布必須從一端向另一端滾壓，不宜在一個部位反復滾壓揉搓，滾壓中讓膠充分滲透纖維布，消除氣泡和多與樹脂，做到浸潤飽滿，使碳纖維和底層充分粘接。碳纖維布需要搭接時，必須滿足規范要求100mm。（5）多層粘貼時，應在碳纖維織物表面指觸干燥后立即進行下一層的粘貼。如超過40分鐘，則應等12小時后，再行涂刷粘結劑粘貼下一層。7、表面防護及其它每處施工完成后，自然養護24小時內確保不受外力硬性沖擊、防止雨淋或風沙、灰塵的污染；當需要做表面防護時，應按有關規范的規定處理，以保證防護材料與碳纖維之間粘結可靠；如底板上有通氣孔，在粘貼碳纖維布后，應保持通氣孔暢通。8、施工質量控制措施（1）、工程驗收時必須有碳纖12、維及其配套膠料廠家所提供的材料檢驗證明。 （2）、每一道工序結束后均應按工藝要求進行檢驗，作好相關的驗收記錄，如出現質量問題，應立即返工。8、施工安全和注意事項（1）碳纖維片材為導電材料，施工碳纖維片材時應遠離電氣設備和電源，或采取可靠的防護措施。（2）施工過程中應避免碳纖維片材彎折。（3）碳纖維片材配套樹脂的材料應密封儲存，遠離火源，避免陽光直接照射。（4）樹脂的配制和使用場所應保持通風良好。六、檢查驗收施工結束后的現場驗收以評定碳纖維布與混凝土之間的粘結質量為主，用小錘等工具輕輕敲擊碳纖維布表面，以回聲來判斷粘結效果，如出現空鼓等粘貼不密實現象，應采取針管注膠的方法進行補救。若粘結面積小于90，則判定為粘結無效，需重新施工。