碳纖維布加固混凝土結(jié)構(gòu)施工工法CREC-01-2018-57

碳纖維布加固混凝土結(jié)構(gòu)施工工法1.前言隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的高速發(fā)展，現(xiàn)有建筑中有相當(dāng)一部分由于當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)低造成歷史遺留問題，一些建筑由于建筑功能改變，難以滿足當(dāng)前規(guī)范的要求，需進(jìn)行維修、加固。碳纖維布加固是將碳纖維布用高性能的環(huán)氧類粘接劑粘結(jié)于混凝土構(gòu)件的表面，利用碳纖維材料良好的抗拉強(qiáng)度，達(dá)到增強(qiáng)構(gòu)件承載能力及剛度的目的。其具有高強(qiáng)、高效，自重輕，施工便捷，耐久性極佳等特性。因此，被廣泛應(yīng)用于對(duì)既有建筑結(jié)構(gòu)的加固改造。2.功法特點(diǎn)2.0.1碳纖維布特點(diǎn)是重量輕體積小，小型電動(dòng)工具就可操作完成施工，相比多工種、大量勞動(dòng)力、大型施工設(shè)備及吊裝機(jī)械的傳統(tǒng)方法來說碳纖維加固簡(jiǎn)單易操作省工省料。因而可以在傳統(tǒng)技術(shù)無法施工的有限作業(yè)空間內(nèi)實(shí)施，而且進(jìn)度快、工期短，更能在持續(xù)交通有振動(dòng)的情況下操作。從而大大縮短工程停工、停止運(yùn)營(yíng)或斷路施工的時(shí)間，極大地降低經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響。2.0.2碳纖維布可彎可折可隨加固結(jié)構(gòu)而變形，這樣的加固材料使得它具有廣泛的適用性，可用于一些特殊部位的混凝土加固修補(bǔ)，如柱、拱、殼、橋墩、圓弧梁及梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)加固等。2.0.3有極好的耐久性，由于加固只使用碳纖維布和粘貼樹脂，因而不會(huì)生銹，并具有耐酸、堿、鹽及大氣環(huán)境腐蝕等性能，擁有優(yōu)異的力學(xué)性能，有效地應(yīng)用于多種形式的結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)，包括抗彎、抗剪、抗壓、抗疲勞、抗震、抗風(fēng)、控制裂縫和撓度的擴(kuò)展、增加結(jié)構(gòu)的延性。2.0.4以往所用的鋼板修補(bǔ)法，因本身質(zhì)量大、剛性大，因而與構(gòu)件不能完全貼合、增強(qiáng)效果差，使其使用受到限制。而利用碳纖維布來加固橋梁，則避免了鋼板加固法的缺陷，將會(huì)創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益。3.適用范圍本工法適用于基層混凝土的強(qiáng)度要求不低于C15的各種結(jié)構(gòu)類型，各種結(jié)構(gòu)部位的加固，如梁、板、柱等結(jié)構(gòu)。4.工藝原理將抗拉強(qiáng)度極高的碳纖維用環(huán)氧樹脂預(yù)浸成為復(fù)合增強(qiáng)材料；用環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑沿受拉方向或垂直于裂縫方向粘貼在要補(bǔ)強(qiáng)的結(jié)構(gòu)上，形成一個(gè)新的復(fù)合體，使增強(qiáng)粘貼材料與原有鋼筋混凝土共同受力，增大結(jié)構(gòu)的抗裂或抗剪能力，提高結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度、抗裂性和延長(zhǎng)性。5.施工工藝流程及操作要點(diǎn)5.1施工工藝流程碳纖維布加固混凝土結(jié)構(gòu)施工工藝流程圖見圖5.1所示施工準(zhǔn)備施工準(zhǔn)備表面處理表面處理鑿除至原砼清理基面鑿除至原砼清理基面配制并涂刷底層樹脂配制并涂刷底層樹脂配制找平材料對(duì)不平處修復(fù)處理配制找平材料對(duì)不平處修復(fù)處理配制并涂刷浸漬樹脂或粘貼樹脂配制并涂刷浸漬樹脂或粘貼樹脂粘貼碳纖維粘貼碳纖維表面防護(hù)表面防護(hù)圖5.1施工工藝流程圖5.2操作要點(diǎn)5.2.1施工準(zhǔn)備施工前應(yīng)對(duì)粘貼部位混凝土的表層含水率及所處環(huán)境溫度進(jìn)行測(cè)量。若混凝土表層含水率>4%或環(huán)境溫度<5℃，則應(yīng)采取措施，在達(dá)到要求后方可施工。施工前應(yīng)按設(shè)計(jì)圖紙，在加固部位放線定位。5.2.2表面處理混凝土表面出現(xiàn)剝落、空鼓、腐蝕等現(xiàn)象的部位應(yīng)鑿除，裂縫部位首先進(jìn)行封閉處理，用混凝土角磨機(jī)、砂紙等機(jī)具除去混凝土表面的浮漿、油污等雜質(zhì)，構(gòu)件表面打磨平整，凸起部位要磨平,用吹風(fēng)機(jī)將混凝土表面清理干凈，并保持干燥，如圖5.2.2所示。圖5.2.2結(jié)構(gòu)面打磨5.2.3配制并涂刷底層樹脂按主劑：固化劑＝2：l的比例將主劑與固化劑先后置于容器中，電動(dòng)攪拌器均勻攪拌。根據(jù)環(huán)境溫度決定用量并嚴(yán)格控制使用時(shí)間，一般情況下1h內(nèi)用完，用滾筒刷均勻涂抹于混凝上表面，等膠固化后（以指觸干燥為準(zhǔn)），再進(jìn)行下一步施工，一般情況下固化時(shí)間為2～3d。5.2.4配制找平材料對(duì)不平處修復(fù)處理混凝上表面凹陷部位要用修補(bǔ)材料填平，盡量減少高度差，轉(zhuǎn)角的處理也應(yīng)用修補(bǔ)材料將其修補(bǔ)為光滑的圓弧。5.2.5配制并涂刷浸漬樹脂或粘貼樹脂粘結(jié)劑（粘浸膠）的配制，應(yīng)按粘結(jié)劑供應(yīng)廠商提供的配比和工藝要求進(jìn)行，且應(yīng)有專人負(fù)責(zé)。攪拌應(yīng)均勻，無氣泡產(chǎn)生，并應(yīng)防止灰塵等雜質(zhì)混入，如圖5.2.5所示。圖5.2.5配制浸漬膠5.2.6粘貼碳纖維1、按設(shè)計(jì)要求的尺寸及層數(shù)裁剪碳纖維布，除非特殊要求，碳纖維布長(zhǎng)度一般應(yīng)在3m之內(nèi)。2、調(diào)配粘貼材料浸漬膠（使用方法同底膠），然后均勻涂抹于所要粘貼的部位，在搭接，混凝土拐角等部位要多涂抹一些。3、在確定所貼部位無誤后剝?nèi)ルx析紙，用特制的滾子反復(fù)沿纖維方向滾壓，去除氣泡，并使浸漬膠充分浸透碳纖維布。多層粘貼應(yīng)重復(fù)上述步驟，待纖維布表面指觸干燥方可進(jìn)行下一層的粘貼，如圖5.2.6-1所示。圖5.2.6-1粘貼碳纖維4、在最后一層碳纖維布的表面均勻涂抹浸漬膠，碳纖維布沿纖維方向的搭接長(zhǎng)度不得小于100mm，如圖5.2.6-2所示。圖5.2.6-2碳纖維布搭接示意圖5、碳纖維端部固定用粘貼橫向碳纖維固定，如圖5.2.6-3、5.2.6-4所示。圖5.2.6-3橫向碳纖維固定圖5.2.6-4橫向碳纖維固定5.2.7表面防護(hù)施工結(jié)束24小時(shí)內(nèi)防止受潮，注意保護(hù)，防止刮傷加固表面，平均氣溫20-25C°時(shí)，固化時(shí)間不得小于7天，平均氣溫10C°時(shí)，固化時(shí)間不得小于10天，固化后碳纖維表面應(yīng)采取抹灰或噴防火涂料進(jìn)行保護(hù)，也可適當(dāng)進(jìn)行裝飾。5.3勞動(dòng)組織碳纖維布加固混凝土結(jié)構(gòu)施工勞動(dòng)組織如表5.3所示。序號(hào)項(xiàng)目分工人數(shù)說明1鋼管架搭拆用鋼管搭設(shè)操作平臺(tái)，施工完成后拆除鋼管架2需要高空作業(yè)時(shí)搭設(shè)操作平臺(tái)2基層打磨、清理對(duì)于凹凸不平的基層進(jìn)行打磨、清理1將基層打磨平整，清理表面的雜物、油漬等3.1碳纖維布粘貼涂刷浸漬膠1按比例配置浸漬膠，在固定部位進(jìn)行涂刷3.2粘貼碳纖維布2按照預(yù)定尺寸裁剪，在基層上粘貼碳纖維布進(jìn)行加固4表面防護(hù)粘貼完畢后對(duì)成品進(jìn)行防護(hù)1固化后碳纖維表面應(yīng)采取抹灰或噴防火涂料進(jìn)行保護(hù)表5.3勞動(dòng)組織表6.材料與設(shè)備6.1材料要求承重結(jié)構(gòu)加固使用的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，其基本性能應(yīng)符合表6.1-1的要求?；拘阅茼?xiàng)目碳纖維織物濕法鋪層抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（Mpa）彈性模量（Mpa）極限延伸率（%）彎曲強(qiáng)度（Mpa）纖維體積含量（%）單位面積重量（g/m2）≥3000≥2.1*105≥1.4700—200～300表6.1-1碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料基本性能要求粘貼碳纖維板織物加固混凝土或砌體結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)使用與基材及碳纖維有良好適配性的粘結(jié)劑（包括粘浸膠，底膠和修補(bǔ)膠），粘結(jié)劑（膠）的基本性能符合表6.1-2的要求?；拘阅茼?xiàng)目規(guī)定指標(biāo)試驗(yàn)方法膠體性能壓縮強(qiáng)度（MPa）拉伸強(qiáng)度（MPa）彎曲強(qiáng)度（MPa）彈性模量（MPa）≥70≥30≥40≥4*103GB/T2569-1995GB/T2568-1995GB/T2570-1995GB/T2568-1995粘結(jié)能力粘結(jié)拉伸強(qiáng)度（MPa）金屬/金屬（除底涂膠外）≥30GB/T6329-1996金屬/混凝土試驗(yàn)室≥2.5，且混凝土拉壞本規(guī)定附錄A現(xiàn)場(chǎng)≥1.2ftk，且混凝土拉壞參照本規(guī)定附錄A拉伸剪切強(qiáng)度（金屬/金屬）≥18GB7124-86工藝性能不垂流度（mm）（40℃時(shí)）可操作時(shí)間（min）（20℃時(shí)）適用溫度（℃）混合后初粘度（cps）＜3＞605～40＜5000暫按ASTMD2471執(zhí)行暫按ASTMD2293執(zhí)行表6.1-2粘貼碳纖維粘結(jié)劑的基本性能要求6.2設(shè)備機(jī)具主要設(shè)備及施工機(jī)具見表6.2所示序號(hào)機(jī)具名稱單位數(shù)量備注1混凝土角磨機(jī)把12吹風(fēng)機(jī)把13剪刀把14美工刀把15滾子把56刮板把37圓桶個(gè)28砂紙張若干表6.2碳纖維加固工藝所用設(shè)備及機(jī)具7.質(zhì)量控制7.0.1所有進(jìn)場(chǎng)材料，必須符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，并具有產(chǎn)品合格證，符合設(shè)計(jì)要求及加固行業(yè)施工規(guī)范（碳纖維片材加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程(CECS146:2003)。允許偏差項(xiàng)目，見表7.0.1所示：序號(hào)檢測(cè)項(xiàng)目合格標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法1碳纖維片粘貼位置與設(shè)計(jì)要求位置相比，中心線偏差≤10mm鋼尺測(cè)量2碳纖維粘貼量大于設(shè)計(jì)數(shù)量根據(jù)測(cè)量計(jì)算3粘貼質(zhì)量單個(gè)空鼓面積小于1000mm2充膠修復(fù)≧1000mm2割除修補(bǔ)空鼓面積之和與總粘貼面積之比小于5%錘擊法或其他有效方法表7.0.1碳纖維加固允許偏差項(xiàng)目7.0.2碳纖維材料在運(yùn)輸、儲(chǔ)存中不得受擠壓，以免碳纖維受損，也不得直接日曬和雨淋，膠結(jié)材料應(yīng)陰涼密閉儲(chǔ)存。7.0.3各工序的施工質(zhì)量，由技術(shù)人員負(fù)責(zé)指導(dǎo)、監(jiān)督，每一道工序完成后提請(qǐng)技術(shù)員檢查、認(rèn)可后，才能進(jìn)行下道工序。7.0.4涂底層涂料: 涂料應(yīng)涂刷均勻、不得漏涂，嚴(yán)禁在不適合氣溫條件下施工，添加溶劑稀釋后的涂料應(yīng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)用完。溫度低于7℃，相對(duì)濕度RH＜85%，混凝土表面含水率在8%以下，無結(jié)露現(xiàn)象時(shí)，必須使用改性環(huán)氧樹脂。7.0.5構(gòu)件表面殘缺修補(bǔ):構(gòu)造物表面小孔、內(nèi)角必須用環(huán)氧膩?zhàn)有扪a(bǔ)平整，膩?zhàn)油抗魏?，表面仍存在的不平糙紋，應(yīng)再用砂紙磨平。7.0.6粘貼碳纖維:粘結(jié)樹脂的類型與施工時(shí)的氣溫適合，主劑和固化劑、固化促進(jìn)劑應(yīng)按規(guī)定的比例稱量準(zhǔn)確，裝入容器，用攪拌器攪拌均勻，一次調(diào)和量應(yīng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)用完。下涂和上涂滲浸入碳纖維束良好。碳纖維粘結(jié)嚴(yán)實(shí)。順纖維方向搭接長(zhǎng)度不小于20cm,各層之間的搭接部位不得位于同一條直線上，層間必須錯(cuò)開至少50cm。碳纖維材料規(guī)格，粘貼位置、長(zhǎng)度、寬度、纖維方向、層數(shù)須符合相關(guān)規(guī)定。8.安全措施8.0.1參加該工程施工人員必須堅(jiān)持安全第一，預(yù)防為主的方針。層層建立崗位責(zé)任制，遵守國(guó)家和企業(yè)的安全規(guī)程，在任何情況下不得違章指揮或違章操作。8.0.2各項(xiàng)施工方案要分別編制安全技術(shù)措施，書面向施工人員交底。8.0.3進(jìn)人現(xiàn)場(chǎng)必須嚴(yán)格遵守現(xiàn)場(chǎng)各項(xiàng)規(guī)章制度，工長(zhǎng)對(duì)施工人員要做好工程介紹和現(xiàn)場(chǎng)安全教育，進(jìn)人現(xiàn)場(chǎng)必須戴安全帽。8.0.4凡2m以上高空作業(yè)需搭設(shè)腳手架，工長(zhǎng)要事先提出搭設(shè)腳手架要求。8.0.5安全使用的吊車及運(yùn)輸車輛，使用前必須認(rèn)真檢查控制系統(tǒng)。并采取專業(yè)人員進(jìn)行操作，避免出現(xiàn)安全事故。8.0.6臨時(shí)用電必須符合安全用電規(guī)定，凡手持電動(dòng)工具的使用必須通過漏電保護(hù)裝置，施工照明用電應(yīng)低于36V低電壓，潮濕地點(diǎn)作業(yè)穿絕緣膠靴。8.0.7生產(chǎn)班組每天要進(jìn)行班前安全講話，并有記錄，查隱患，查漏洞，查麻痹思想，要時(shí)刻不斷地進(jìn)行安全教育。9.環(huán)保、節(jié)能措施9.0.1施工管理區(qū)生活污水、生活垃圾要集中處理，不得隨意排放。9.0.2施工材料如沙石、水泥、粉煤灰等不宜堆放在居民用水及河流附近，應(yīng)遠(yuǎn)離河流，并防止雨水沖刷進(jìn)入水體。9.0.3強(qiáng)化對(duì)全體施工及管理人員的教育，禁止獵取國(guó)家保護(hù)的動(dòng)物，不準(zhǔn)破壞國(guó)家保護(hù)的植物。9.0.4材料運(yùn)輸過程中，盡量使用既有的便道，不得因修建施工便道而侵占農(nóng)田。9.0.5施工所棄廢舊材料，不得隨處亂扔，應(yīng)集中存放，統(tǒng)一回收。10.效益分析碳纖維加固，只要設(shè)計(jì)合理，與一般的粘貼鋼板法比較費(fèi)用差不多，但碳纖維加固法施工便捷，工效高，沒有濕作業(yè)，不需現(xiàn)場(chǎng)固定設(shè)施，