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碳纤维加固技术解析

01.发展历程

碳纤维布最早始于日本,在80年代初,日本就开始研究碳纤维布加固,把碳纤维布沿着建筑结构贴上去,达到一定的抗拉抗震效果,在90年代初,已有欧洲国家开始运用这项技术。1995年,日本神户大地震,这促使日本开始大量运用碳纤维布作为加固材料,碳纤维布加固得以大量发展。到1997年,英国至少有30座桥梁采用了碳纤维加固。中国从90年代初就开始相关研究,目前国内碳纤维布加固技术已经十分成熟,并且已经完成非常多优秀的碳纤维布加固案例,例如南京地铁3号线、云南大理博物馆、吉林-延吉碳纤维布加固等项目。
02.定义及适用范围
1)定义:碳纤维布加固技术(碳布加固技术)是利用专用结构胶将碳纤维布粘贴在混凝土表面,形成复合结构,CFRP通过与混凝土之间协同工作,对构件或结构起到加固及改善受力性能的作用。通过碳纤维布加固,能有效改善结构状态(减少变形、降低原有结构应力、减少裂缝)。
2)适用范围:其普遍适用于房屋建筑和一般构筑物中承受静力作用的一般受弯及受拉构件,比如建筑梁、板、柱、墙等的加固,以及桥梁、隧道、烟囱、筒仓等其它土木工程的加固补强。但是对于受压构件、刚度不足构件、承受动荷载的结构构件均不适合使用。
03.工艺
定位放线砼表面处理涂刷底层浸渍胶粘贴碳纤维布沿单向面多次刮压涂刷面层浸渍胶表面防护。
1)定位放线
2)砼表面处理
3)涂刷底层浸渍胶
4)粘贴碳纤维布
5)沿单向面多次刮压
6)涂刷面层浸渍胶
7)表面防护
8)最终效果
特别注意:砼表面处理
1)应清理被加固构件表面的剥落、疏松、蜂窝、腐蚀等劣化混凝土,露出混凝土结构层。
2)被加固构件表面打磨平整,除去表层浮浆、油污等杂质,直至完全露出混凝土结构新面。转角粘贴处应进行导角处理并打磨成圆弧状,圆弧半径不应小于20mm。并用修复材料将表面修复平整。
3)表面打磨后,应用强力吹风器或吸尘器将表面粉尘彻底清理,并保持干燥。
04.加固原理
碳布加固法是根据结构构件受力分析计算结果和受力特征,应用环氧树脂胶将碳纤维布粘贴于强度不满足受力要求的混凝土构件外部相应部位,以达到构件满足承载力要求的一种补强加固方法。
05.碳布加固的特点
1)碳布可以用剪刀裁剪,施工简便、高效快捷。
2)碳布具有耐腐蚀、耐久、耐湿热老化、高强度等特点。
3)对施工环境要求不严苛,保证通风、干燥,温度在5-35度即可。
4)碳布加固时不需要动用大型机器。
5)碳布可以根据需求进行多层粘贴,但不可超过4层; 养护十分简单,一般情况下只需要加固一次。
06.碳布加固的局限性
1)碳布的价格不低,对于部分有预算限制的加固工程比较局限。
2)目前碳布市场鱼龙混杂,普通人难以辨别优劣,需要专业人士区分,同时认准行业知名品牌也是一种简单有效的辨别方法。
3)碳布会有应力滞后缺点,导致性能浪费,无法发挥出全部性能。
4)采用碳布加固的混凝土结构,长期使用环境温度一般不能大于60°C,特殊环境下采用此技术,必须采取相应的防护措施。

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