碳纖維材料的要求
(1)碳纖維復(fù)合材料
碳纖維復(fù)合材料是由基體及纖維共同組成的。加固混凝土結(jié)構(gòu)常用的纖維材料主要有以下三種:芳綸纖維(AFPR)、碳纖維(CFRP)、玻璃纖維(GFRP)。這三種復(fù)合材料的特點(diǎn)是:成*線彈性的應(yīng)力應(yīng)變量,材料不存在屈服點(diǎn)或塑性區(qū)域。其中由于碳纖維材料具有優(yōu)異的物理力學(xué)性能及化學(xué)穩(wěn)定性,以及施工工藝便捷,所以它成為維修加固混凝土結(jié)構(gòu)的理想材料。普通碳纖維是以瀝青纖維(MPP)和聚丙烯晴基(PAN)為原料經(jīng)高溫碳化制成的,碳化程度將決定材料的彈性模量、密度與導(dǎo)電性等性能。碳纖維長(zhǎng)絲直徑通常在5μm,到8μm之間,并合成含3000~18000根的長(zhǎng)絲束[1]。為改善碳纖維與基體的親和性,纖維本身要經(jīng)表面處理,形成能與基體反應(yīng)的活性基團(tuán)。
用碳纖維布材料加固混凝土結(jié)構(gòu)時(shí),要求按結(jié)構(gòu)的受力和構(gòu)造特點(diǎn)將碳纖維布用粘結(jié)材料有序地粘貼于構(gòu)件表面,以達(dá)到利用碳纖維布的特性對(duì)結(jié)構(gòu)變形的約束,并提高結(jié)構(gòu)物的極限強(qiáng)度和承載能力的目的。
(2)粘結(jié)材料
能否保證碳纖維布與混凝土共同工作的重點(diǎn)是粘結(jié)材料性能的好壞程度。粘結(jié)材料也是它們兩者之間傳力途徑的關(guān)鍵所在。我們選用的粘結(jié)材料必須要有足夠的韌性,它不會(huì)因混凝土開(kāi)裂導(dǎo)致脆性粘結(jié)破壞,同時(shí)必須有足夠的強(qiáng)度與剛度,才可以保證碳纖維與混凝土間剪力的傳遞。粘結(jié)材料一般分為三類:底層涂料、整平材料和浸漬樹(shù)脂。
平整材料(找平膠)
粘貼碳纖維布加固混凝土結(jié)構(gòu)用來(lái)平整混凝土表面的涂料簡(jiǎn)稱為找平膠。粘貼碳纖維布加固混凝土結(jié)構(gòu)時(shí),只有當(dāng)它與混凝土結(jié)構(gòu)形成一個(gè)整體后才能產(chǎn)生優(yōu)異的加固效果,所以要求碳纖維布與混凝土結(jié)構(gòu)緊密粘貼,形成一個(gè)受力整體。實(shí)際工程中許多混凝土結(jié)構(gòu)表面會(huì)有錯(cuò)位、轉(zhuǎn)角部位等都有可能會(huì)損壞碳纖維布,混凝土凹凸表面及表面的小氣孔很難通過(guò)基底處理一道工序就能夠清理掉。所以在施工時(shí)等涂抹的底層涂料測(cè)地干燥后,必須用找平膠對(duì)混凝土表面再進(jìn)行找平處理。粘貼碳纖維布加固用的找平膠和碳纖維布一樣應(yīng)具有優(yōu)良的力學(xué)性能、施工性能及觸變性能。在施工過(guò)程中,找平膠的選用要求涂抹工藝簡(jiǎn)單,同時(shí)不隨時(shí)間的延長(zhǎng)出現(xiàn)明顯的變形。
底層涂料(底涂膠)
粘貼碳纖維布加固混凝土結(jié)構(gòu)采用的底層涂料一般簡(jiǎn)稱為底涂膠。粘貼前混凝土表面要求經(jīng)過(guò)打磨、清洗等處理后,先涂上一層很薄的底層膠,這層底膠要求即能浸入混凝土表面,又能提高混凝土表面的強(qiáng)度。底層膠的主要作用是改進(jìn)混凝土與碳纖維材料的膠接性能,提高二者的粘結(jié)性能。因此我們要求選用的底涂膠必須具有粘度低,粘結(jié)性能好,滲入性強(qiáng)等特點(diǎn)。
施工前的準(zhǔn)備作業(yè)、基面處理要求
將碳纖維布粘貼于混凝土前,要求先用砂輪機(jī)先清除和打磨混凝土結(jié)構(gòu)表面的劣化層;混凝土結(jié)構(gòu)基面的錯(cuò)位與凸出部分要磨平,轉(zhuǎn)角部位與凸出部分也要磨平,轉(zhuǎn)角部位要進(jìn)行倒角處理;裂縫部分要注入環(huán)氧樹(shù)脂漿進(jìn)行修補(bǔ)[2]。
混凝土基面的清理:先用鋼絲刷將表面松散浮渣刷去,然后用壓縮空氣清除粉塵;再用*擦拭表面,也可用清水沖洗,但必須保證混凝土基面充分干燥后才能進(jìn)行下一道工序的施工。
涂刷底膠:按比例準(zhǔn)確配制底膠并攪拌均勻,從而確保粘接質(zhì)量,當(dāng)?shù)啄z超過(guò)時(shí)間不能使用;將配制好的底膠均勻地涂抹在混凝土基面,注意直橫均勻涂抹和底膠的自然風(fēng)干。當(dāng)?shù)啄z硬化后,發(fā)現(xiàn)在表面有凸起部分時(shí),要再用磨光機(jī)或砂紙打光,待底膠*干燥后,才可以進(jìn)行下道工序的施工。
粘貼面的修補(bǔ):為確保加固效果,如果發(fā)現(xiàn)粘貼面上有凹入部位或氣孔,必須先用找平膠進(jìn)行修補(bǔ)找平,保證粘貼面的平整后,等找平膠干燥后才允許進(jìn)入下一道工序的施工。
吉首加固公司碳纖維布裂縫加固
粘貼碳纖維布:依設(shè)計(jì)尺寸大小裁剪出需要的碳纖維布,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工經(jīng)驗(yàn)和作業(yè)空間確保下料長(zhǎng)度,如果遇到有需要進(jìn)行接長(zhǎng)的情況,接頭長(zhǎng)度要求不得小于15cm;施工時(shí)要注意控制下料數(shù)量,下料數(shù)量要求以當(dāng)天能用完的量為準(zhǔn);粘貼碳纖維布時(shí),根據(jù)設(shè)計(jì)位置由上而下,有左至右有秩序地粘貼,并以滾筒壓擠粘貼片,使得碳纖維布與浸漬樹(shù)脂充分結(jié)合,同時(shí)去除氣泡;確保觀察貼片是否粘貼密實(shí),若發(fā)現(xiàn)有間隙或氣泡,要求及時(shí)處理。保證不出現(xiàn)間隙或氣泡。
罩面防護(hù)處理:粘貼完碳纖維布后,要在其表面再均勻涂抹一層浸漬樹(shù)脂,自然風(fēng)干;確保材料表面已充分風(fēng)干結(jié)合后,再在其表面涂抹罩面膠或采取其它防護(hù)措施處理。
各層膠的相容性
碳纖維布加固混凝土結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)施工工藝中,各層膠的涂抹要求是逐層疊加復(fù)合涂抹成的,并且與混凝土直接接觸的只能是底涂膠。底涂膠、找平膠、碳纖維布粘貼主膠粘、罩面膠之間的相容性、粘接性能是必須充分考慮。實(shí)驗(yàn)中如發(fā)現(xiàn)同類型的膠粘劑粘接性較好,不同類型的膠粘劑的粘接相容性差就必須預(yù)先做實(shí)驗(yàn)加以證明后才可使用。
浸漬樹(shù)脂(粘貼膠)
粘貼碳纖維布加固混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)將碳纖維布粘貼于混凝土表面的浸漬樹(shù)脂簡(jiǎn)稱為粘貼膠。它在整個(gè)加固中起著非常重要的作用,是連接底膠與碳纖維布的關(guān)鍵材料。粘貼膠的粘度應(yīng)控制在一定范圍,利用浸漬樹(shù)脂順利地將碳纖維布粘貼于混凝土表面,經(jīng)過(guò)碾壓后,要求使浸漬樹(shù)脂浸透碳纖維布,使它們形成一個(gè)受力體系以共同抵抗外力作用。浸漬樹(shù)脂要求必須具有良好的滲透性、初粘力、觸變性。膠粘劑與碳纖維的相容性和粘接力必須*,這樣才能保證混凝土和碳纖維布結(jié)合成整體受力體系,達(dá)到維修加固的目的。
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