碳纖維布加固實例計算及施工

1、您是本文第31位 論文作者：李志國 王嵐蘭、十”讀者摘要：碳纖維具有強度高、自重輕、施工方便、快捷、應(yīng)用廣泛等優(yōu)良性能，因而利用碳纖維布加固鋼筋混凝土構(gòu)件以提高承載力及延長壽命是目前比較流行的方法，在建筑業(yè)中有著廣泛的發(fā)展前景。本文以一個小型改造工程應(yīng)用為例介紹了碳纖維復(fù)合材料在因功能改變引起荷載變化的結(jié)構(gòu)構(gòu)件加固中的計算方法和施工工藝，供同行參考。關(guān)鍵詞： 碳纖維復(fù)合材料 混凝土結(jié)構(gòu) 加固技術(shù)碳纖維布加固修補結(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)到對結(jié)構(gòu)及構(gòu)件加固補強的目的。碳纖維材料（CFRP）用于混凝土結(jié)構(gòu)加固修補的研究始于80年代美、

2、日等發(fā)達(dá)國家，我國起步很晚，近年來發(fā)展十分迅速，在航空、航天、汽車、環(huán)境工程、化工、能源、交通、建筑、電子、運動器材等眾多 領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。采用碳纖維布加固具有以下幾個優(yōu)點：1、抗拉強度高，是普通鋼材的10倍；2、加固后能大大提高結(jié)構(gòu)的耐腐蝕性及耐久性；3、自重輕（約200g/m2），密度只有普通鋼材的1/4 ;基本不增加結(jié)構(gòu)自重及截面尺寸；柔性好，易于裁剪，適用范圍廣，適合任何形狀；4、施工簡便（不需大型施工機構(gòu)及周轉(zhuǎn)材料），沒有濕作業(yè)，易于操作，經(jīng)濟性好；5、適用范圍廣，施工工期短。1、工程概況四平市站前住宅樓，建造于90年代初，底部框架剪力墻結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)，底部2層框架，上部4層住宅。原

3、設(shè)計1，2層為餐廳（活荷載為 m2）,廚房（活荷載為 m2）設(shè)在一層。現(xiàn)計劃重新裝修開設(shè)肯德雞連鎖店，將廚房移到2層，原1層廚房位置設(shè)售餐臺。由于功能改變導(dǎo)致荷載增大，原2層局部梁將不能滿足設(shè)計要求，需要加固。經(jīng)過方案論證和經(jīng)濟技術(shù)可行性比較，決定采用碳纖維復(fù)合材料進(jìn)行加固。2、材料特性本工程使用德國進(jìn)口的碳纖維布（C200），其主要性能指標(biāo)見表1：表1 :碳纖維布主要性能指標(biāo)型號單位面積質(zhì)量-2（g/cm ）設(shè)計厚度抗拉強度彈性模量mmfcf (Mpa)曰(Mpa)UD020020049005X 10粘貼用樹脂采用國產(chǎn) JGN型建筑結(jié)構(gòu)膠，其主要性能指標(biāo)見表2：表2:配套膠主要性能指標(biāo)種類拉

4、伸強度MPa壓縮強 度MPa剪切強度Mpa適用溫度C可使用時間min基底樹脂（JGN-E）-03815 30修補樹 28 50 18038 40脂(LGN-F)粘結(jié)樹脂(JGN-D) 28 50 18038 603、加固設(shè)計基本假定碳纖維材料加固后混凝土梁的極限承載力計算采用如下基本假定：受拉區(qū)混凝土的作用忽略不計；梁受彎后，混凝土、鋼筋及碳纖維應(yīng)變符合平截面假定；(3)碳纖維材料采用線彈性應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系：b cf=Ef X cf且 cf取e cf=界限相對高度：E cfb= e cu/( e cu+ e cf)= X (+=混凝土受壓區(qū)高度x和受拉面上碳纖維片材的拉應(yīng)變e cf應(yīng)按下列公式進(jìn)

5、行計算：1 )、f cbx=f yAs f y/ As， +Ecf e cf Acf2)、x = e cu/ e cu+ e cf解得：E cfb h = = 129 x 137mm 20mm。 風(fēng)機將混凝土表面清理干凈，并保持干燥。涂底膠 按配合比主劑：固化劑二3:1配置底膠。將主劑與固化劑先后置于容器中，用彈簧秤計量，電動攪拌器均勻攪拌根據(jù)現(xiàn)場實際氣溫決定用量并嚴(yán)格控制使用時間，一般情況下20 50mim內(nèi)用完。 將底膠均勻涂刷于混凝土表面，待膠固化后（固化時間視現(xiàn)場氣溫而定，以指觸干燥為準(zhǔn)）再進(jìn)行下一工序施工。 一般固化時間為 6 24h。找平 混凝土表面凹陷部位應(yīng)用修補劑填平，模板接頭

6、等出現(xiàn)高度差的部位應(yīng)用修補劑填補，盡量減小高度差。 轉(zhuǎn)角處也應(yīng)用修補劑修補成光滑的圓弧，半徑不小于20mm待修補劑表面指觸干燥后方可進(jìn)行下一步工序。粘貼 按設(shè)計要求的尺寸裁剪碳纖維布。 調(diào)配、攪拌粘貼材料粘結(jié)劑（使用方法與底膠相同），然后均勻涂抹于待粘貼的部位，在搭接、混凝土拐角等部位 要多涂刷一些。涂刷厚度要比底膠稍厚。嚴(yán)禁岀現(xiàn)漏刷現(xiàn)象，特別注意要粘貼碳纖維的邊緣部位。 粘貼碳纖維布，在確定所粘貼部位無誤后，用特制工具反復(fù)沿纖維方向滾壓，去除氣泡，并使粘結(jié)膠充分浸透碳纖 維布；并用刮板刮涂碳纖維布表面粘結(jié)膠，使之均勻。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。 在

7、最后一層碳纖維布的表面均勻涂抹粘結(jié)膠。用工具反復(fù)沿纖維方向滾壓，并用刮板刮涂碳纖維布表面粘結(jié)膠，使 之均勻。 碳纖維布沿纖維方向的搭接長度不得小于200mm保護(hù)加固后的碳纖維布表面采用抹灰或噴防火涂料進(jìn)行保護(hù)。質(zhì)量要求 每一道工序結(jié)束后均應(yīng)按工藝要求進(jìn)行檢查，并做好相關(guān)的驗收記錄，如岀現(xiàn)質(zhì)量問題，應(yīng)立即返工。90%則判定粘10天，沒有 施工結(jié)束后的現(xiàn)場驗收以評定碳纖維布與混凝土之間的粘結(jié)質(zhì)量為主，用小錘等工具輕輕敲擊碳纖維布表面，以回 音判斷粘結(jié)效果。如岀現(xiàn)空鼓等粘貼不密實的現(xiàn)象，應(yīng)采用針管注粘結(jié)膠的方法進(jìn)行補救。粘結(jié)面積若少于結(jié)無效，需重新施工。 嚴(yán)格控制施工現(xiàn)場的溫度和濕度。施工溫度在5-35C范圍內(nèi)，相對濕度不大于70%5、施工效果本工程從設(shè)計到竣