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與傳統(tǒng)的混凝土型材或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的加固材料相比,碳纖維具有節(jié)省空間、施工簡單、無需現(xiàn)場固定設施、易于保證施工質(zhì)量、基本不增加結(jié)構(gòu)尺寸和重量、耐腐蝕、強度高、彈性模量與鋼材相似、耐疲勞性能好等優(yōu)點。用樹脂膠將纖維布粘貼在混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的表面上。復合材料(CFRP)是為了增強結(jié)構(gòu)構(gòu)件和提高力學性能而形成的。
( 一 ) 工藝特點
(1)重量輕,厚度小,顯著增加襯底的厚度沒有增強
(2)酸、堿、物理腐蝕易施工,周期短
(三)無污染,符合綠色環(huán)保要求
(4)彈性好,適合不同形狀的構(gòu)件,例如梁、柱、板、喉管及墻壁。
碳纖維加固主要分為兩種,一種是碳纖維布加固,另一種是碳纖維板加固。而這項技術始于美國、日本等這些發(fā)達國家,他們將碳纖維材料主要用于混凝土結(jié)構(gòu)的加固與修補。
隨著中國經(jīng)濟和社會的快速發(fā)展,早年間一些建筑在設計時荷載標準低,房屋出現(xiàn)了一些問題;還有一些建筑的使用功能發(fā)生了改變,然而當時建造的建筑無法滿足現(xiàn)在的使用規(guī)范需求,因此這些房屋都需要進行加固和維修,而常見的加固方法比較多,有加大截面法、外包鋼加固法、粘鋼加固法、碳纖維加固法等。其中的碳纖維加固技術成為繼加大混凝土截面、粘鋼之后的又一種新型結(jié)構(gòu)加固技術。
碳纖維加固
鋼結(jié)構(gòu)即是以鋼材為主制作而成的結(jié)構(gòu),其韌性好、強度高、自重輕,具有優(yōu)良的抗震性能與承受荷載能力。鋼結(jié)構(gòu)在我國經(jīng)濟中占據(jù)著重要的地位,無論是在工業(yè)與民用建筑物、構(gòu)筑物中,還是橋梁隧道等工程結(jié)構(gòu),都存在大量的鋼結(jié)構(gòu)。
鋼結(jié)構(gòu)應用范圍廣,所處環(huán)境也復雜多變。有些結(jié)構(gòu)長期處于腐蝕的環(huán)境中,有些結(jié)構(gòu)長期承受周期性荷載的作用,還有些長期處于高溫高壓的服役狀態(tài)等,復雜多變的環(huán)境會導致鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)性能的劣化,長期積累會導致失效。出于安全角度考慮,同時保證經(jīng)濟性,就必須對鋼結(jié)構(gòu)進行修復加固,鋼結(jié)構(gòu)需修復加固的常見原因主要如下:
1)由于設計或施工造成的結(jié)構(gòu)缺陷,焊縫長度不足、桿件切口過長等;
2)鋼結(jié)構(gòu)由于長期使用出現(xiàn)腐蝕、磨損等原因而造成結(jié)構(gòu)缺失的情況;
3)使用條件發(fā)生改變,鋼結(jié)構(gòu)承受荷載增加,不能滿足需求;
4)長期承受周期性荷載,鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)疲勞損傷;
5)鋼結(jié)構(gòu)中鋼材質(zhì)量不合要求;
6)意外、自然災害造成結(jié)構(gòu)損傷;
7)地基基礎下沉導致鋼結(jié)構(gòu)變形,引起損傷。
若鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)上述情況之一,我們就需要采取相應措施對其加固修復。鋼結(jié)構(gòu)的加固中的方式是將鋼板焊接、螺接、鉚接至結(jié)構(gòu)損傷部位,這些方式在一定程度上的確能夠改善缺陷部位的受力情況,然而卻可能在施工過程中為鋼結(jié)構(gòu)帶來新的安全隱患,造成更嚴重的經(jīng)濟損失。因此,為了保障鋼結(jié)構(gòu)安全,必須在鋼結(jié)構(gòu)加固中采取更加、穩(wěn)定的施工方法。
廠房加固改造運用碳纖維加固的操作要點
(1) 施工準備:施工前應對粘貼部位混凝土的表層含水率及所處環(huán)境溫度進行測量。要求保證混凝土表層含水率<4%或環(huán)境溫度>5℃。
(2) 混凝土表面處理:清除被加固構(gòu)件表面的劣質(zhì)混凝土,露出混凝土結(jié)構(gòu)層,用找平樹脂等修復材料將表面修復平整,要求平整度應達到5㎜/m,并保證混凝土保護層厚度不小于15㎜。構(gòu)件轉(zhuǎn)角處應打磨成圓弧狀,圓弧半徑不應小于20㎜。表面打磨后,應用強力吹風器將表面粉塵徹底清除。
(3) 找平處理:按照所選粘結(jié)劑供應商的產(chǎn)品說明書配制修補膠,混凝土表面凹陷部位應用修補膠填補平整,且不應有棱角。待找平材料表面指觸干燥時用砂紙打磨表面,即可進行下一步施工。
(4) 涂刷底膠:應按照所選粘結(jié)劑供應商的產(chǎn)品說明書配制底膠。涂刷底膠前應用擦凈混凝土的表面。底膠應用滾筒刷或的毛刷均勻涂布于混凝土表面,調(diào)好的底膠應在規(guī)定的時間內(nèi)用完。
(5) 配制粘結(jié)劑(浸漬膠):浸漬膠的配制,應按粘結(jié)劑供應廠商提供的配比和工藝要求進行,且應有專人負責。調(diào)膠使用的工具應為底速攪拌器,攪拌應均勻,無氣泡產(chǎn)生,并應防止灰塵等雜質(zhì)混入。