碳纖維材料的性能優(yōu)勢與特點(diǎn)優(yōu)勢

　　碳纖維材料（Carbon Fiber Reinforced Polymer,簡稱CFRP）加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)是一種新型、高效的結(jié)構(gòu)加固技術(shù)。工程中采用的碳纖維加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)是利用樹脂膠結(jié)材料，將碳纖維材料粘貼于混凝土結(jié)構(gòu)表面，以達(dá)到結(jié)構(gòu)加固補(bǔ)強(qiáng)及改善結(jié)構(gòu)受力性能的目的。與傳統(tǒng)的加固方法相比，碳纖維加固技術(shù)具有以下性能優(yōu)勢。

　?。?）高強(qiáng)度、高彈性模量。碳纖維的強(qiáng)度高，極限抗拉強(qiáng)度約為鋼材的10倍，彈性模量和鋼材相近。因此，在加固修補(bǔ)混凝土結(jié)構(gòu)中可以充分利用其高強(qiáng)度、高彈性模量的特點(diǎn)來提高混凝土結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的承載力和延性，改善其受力性能，達(dá)到加固修補(bǔ)的目的。

　?。?）抗腐蝕能力強(qiáng)、耐久性好。碳纖維材料化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不與酸、堿、鹽等化學(xué)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，因而碳纖維加固后的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具有良好的抗腐蝕性和耐久性，

解決了其他加固方法所遇到的化學(xué)腐蝕問題； 同時(shí)也免去了粘鋼加固所需的定期防銹維護(hù)，節(jié)省維護(hù)費(fèi)用。

　?。?）熱膨脹系數(shù)小。碳纖維材料的熱膨脹系數(shù)非常小，其在纖維方向的熱膨脹系數(shù)幾乎等于0。這一特性是目前其他任何材料無可比擬的， 垂直于纖維方向的熱膨脹系數(shù)雖然比較大， 但各向同性制品與其他材料相比。

　　（4）施工簡便，工作效率高。碳纖維布加固不需要大型施工機(jī)械和重型設(shè)備，施工占用場地少，無濕作業(yè)，碳纖維布柔性好，可以根據(jù)設(shè)計(jì)尺寸將其任意裁剪，操作簡單，施工速度快。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，粘貼碳纖維的加固工效是粘貼鋼板加固工效的4～8倍。

　　（5）施工質(zhì)量易于保證。碳纖維布是柔性材料，即使被加固構(gòu)件的表面不是非常平整，經(jīng)過修補(bǔ)后，有效粘貼率可達(dá)到95％以上。

　?。?）對結(jié)構(gòu)影響小。碳纖維材料重量輕，厚度薄，經(jīng)加固修補(bǔ)后的構(gòu)件， 基本上不增加原結(jié)構(gòu)的自重及尺寸，不影響結(jié)構(gòu)的使用空間。

碳纖維加固施工工藝流程及操作要點(diǎn)

　　1工藝流程

　　混凝土表面處理→找平→涂底膠→粘貼→養(yǎng)護(hù)

　　2操作要點(diǎn)

　　2.1混凝土表面處理：

　　1、用角磨機(jī)打磨混凝土表面，去掉混凝土表面劣化層并將模板間段差打磨平滑；

　　2、打磨后以毛刷或高壓空氣除去粉塵，粘膠前再用清洗劑擦拭混凝土表面；

　　3、對于混凝土表面有較大缺陷處（如蜂窩、麻面或疏松處）應(yīng)預(yù)先進(jìn)行修復(fù)，對麻面應(yīng)用環(huán)氧砂漿找平，混凝土表面疏松的地方應(yīng)先將其剔除，然后用環(huán)氧砂漿找補(bǔ)，直到平整為止，且保持砼清潔干燥；

　　2.2找平：

　　打磨后的混凝土表面若仍有凹陷處，應(yīng)使用修補(bǔ)膠將其找平。構(gòu)件轉(zhuǎn)角處應(yīng)用修補(bǔ)膠修復(fù)為光滑的圓弧，其外表面的曲率半徑不應(yīng)小于20mm；

　　2.3 涂底膠：

　　1、將施工過程中用到的結(jié)構(gòu)膠和浸潤膠先放在各自的容器中單獨(dú)攪拌，待攪拌均勻后，按照設(shè)計(jì)比例將兩者逐步混合攪拌至均勻，而后以滾筒刷子含浸混合好的底膠均勻涂布，底膠指觸干燥時(shí)間約3～12小時(shí)；

　　2、配置粘貼膠時(shí)，要控制好粘接膠的用量，盡量控制在可使用范圍時(shí)間內(nèi)，如果配置過多有剩余，超出規(guī)定使用時(shí)間則不得再次使用；

　　2.4粘貼：

　　1、首先按照設(shè)計(jì)要求的尺寸裁剪碳纖維布，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際需求，碳纖維布的寬度分為200mm，300mm兩種，長度有2000mm，900mm，1500mm等多種尺寸，所以在實(shí)際施工前，先按照所需尺寸裁剪碳纖維，這樣便于工人施工操作，從而提高施工效率；

　　2、在粘貼碳纖維布前，提前對所需粘貼的部位放線定位，以便達(dá)到粘貼位置的準(zhǔn)確，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，分別在所需要加固的梁底、板底等位置放線標(biāo)記，以便工人施工，防止加固位置不在所需位置處而沒有達(dá)到加固的效果；

　　3、按照生產(chǎn)廠家提供的工藝條件配置結(jié)構(gòu)膠粘劑，并均勻涂抹于粘貼部位，涂貼過程中，按照定位線的尺寸，在指定位置用滾壓式的方法均勻涂貼，特別在搭接轉(zhuǎn)角的部位處多涂抹一些結(jié)構(gòu)膠；

　　4、將碳纖維用手輕壓貼于需粘貼的位置，采用專用的滾筒順纖維方向多次滾壓，使膠液充分浸透碳纖維布，注意滾壓時(shí)不得損傷碳纖維布，特別注意碳纖維邊緣處的粘貼程度，在該邊緣處用同樣的方式滾壓，使之與結(jié)構(gòu)膠充分接觸，達(dá)到粘接；

　　5、多層粘貼時(shí)應(yīng)重復(fù)上述步驟，并應(yīng)在碳纖維表面的結(jié)構(gòu)膠粘劑指觸干燥時(shí)，立即進(jìn)入下一層的粘貼。且應(yīng)在最后一層碳纖維布的表面涂抹一層結(jié)構(gòu)膠粘劑；

　　6、如碳纖維長度不夠需搭接時(shí)，搭接長度應(yīng)不小于100mm，當(dāng)多層碳纖維布加固時(shí)，各條或各層碳纖維布之間的搭接位置宜相互錯(cuò)開；粘貼兩層或以上時(shí)，應(yīng)連續(xù)粘貼，否則再開始粘貼前里層碳纖維表面應(yīng)擦拭干凈；

　　7、粘貼過程中，進(jìn)行空鼓檢查并采取相應(yīng)的處理方法：可以在碳纖維布上開2個(gè)以上的孔，使用注射器注入結(jié)構(gòu)膠；沿著碳纖維布的方向切入幾刀，然后用結(jié)構(gòu)膠填充，最后用毛刷涂抹膠在切口處封閉；

　　2.5養(yǎng)護(hù)：

　　1、碳纖維粘貼完成后，自然養(yǎng)護(hù)24小時(shí)達(dá)到初期固化，在固化過程中，不得對碳纖維破壞干擾，對于粘貼于板面或墻面的碳纖維要特別采取保護(hù)措施，防止工人或者機(jī)具對碳纖維的破壞；

　　2、在養(yǎng)護(hù)過程中，如果遇到碳纖維布粘貼不達(dá)標(biāo)且無法進(jìn)行養(yǎng)護(hù)修復(fù)的，需將該碳纖維布完全破壞，該位置清理后重新粘貼碳纖維布。

碳纖維布加固法

選用碳纖維布的抗拉強(qiáng)度達(dá)到3400Mpa以上，受力彈性模量在240000MPa以上,延伸率能達(dá)到2%，單位面積質(zhì)量≦300g/㎡。優(yōu)點(diǎn)：施工容易，重量輕、體積小，速度快，碳纖維布與混凝土結(jié)構(gòu)易結(jié)合，壽命能達(dá)到30～50年。

　　 考慮到時(shí)間就是效益，我們選用了碳纖維布加固法進(jìn)行加固處理，使工程能提前完工，商場提前開業(yè)為業(yè)主提前創(chuàng)造效益。

　　 1施工工藝流程

　　 施工準(zhǔn)備→混凝土表面處理→找平材料配置→構(gòu)件表面殘缺修補(bǔ)→底膠配置→涂刷底膠→浸漬樹脂膠配置→粘貼碳纖維布→表面養(yǎng)護(hù)。

　　 2施工工藝要點(diǎn)

　　 2.1、表面處理

　　 1）、混凝土表面如出現(xiàn)剝落、蜂窩、腐蝕等劣化現(xiàn)象的部位應(yīng)予剔除，對于較大面積的劣質(zhì)層，在剔除后應(yīng)用聚合物水泥砂漿進(jìn)行修復(fù)。

　　 2）、裂縫部位，如有必要應(yīng)先進(jìn)行封閉處理。

　　 3）、用混凝土角磨機(jī)、砂輪（砂紙）等工具，去除混凝土表面的浮漿、油污等雜質(zhì)，構(gòu)件基面的混凝土要打磨平整，尤其是表面的凸出部位要磨平，轉(zhuǎn)角粘貼處要進(jìn)行倒角處理并打磨成圓弧狀（R3 10mm）。

　　 4)、用吹風(fēng)機(jī)將混凝土表面清理干凈并保持干燥。使用高強(qiáng)度聚合物砂漿修補(bǔ)表面凹陷底部分。

　　 2.2、構(gòu)件表面殘缺系修補(bǔ)

　　 1）、混凝土表面凹陷部位應(yīng)用刮板嵌刮整平膠料修補(bǔ)填平，模板接頭等出現(xiàn)高度差的部位應(yīng)用整平膠料填補(bǔ)，盡量減少高差。

　　 2）、轉(zhuǎn)角的處理，應(yīng)用整平膠料將其修補(bǔ)為光滑的圓弧，半徑不小于10mm。

　　 3）、整平膠料須固化后（固化時(shí)間視現(xiàn)場氣溫而定，以手指觸感干燥為宜，一般不小于2小時(shí)），方可再進(jìn)行下一道工序。

　　 2.3、涂底膠

　　 1）、按一定比例將主劑與固化劑先后置于容器中，用攪拌器攪拌均勻，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，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)用完。

　　 2）、用滾桶刷或毛刷將膠均勻涂抹于混凝土構(gòu)件表面，厚度不超過0.4mm，并不得漏刷或有流淌、氣泡，等膠固化后（固化時(shí)間視現(xiàn)場氣溫而定，以手指觸感干燥為宜，一般不小于2小時(shí)），再進(jìn)行下一道工序。