碳纤维粘贴加固法

碳纤维粘贴加固法碳纤维粘贴加固是指碳纤维材料通过胶粘剂（浸渍树脂）充分浸润、固化，完全粘接固定在构件表面，形成坚韧的复合层，从而对被加固构件起到补强作用。要求被加固构件的现场实测混凝土强度等级不低于C15，且混凝土表面的正拉粘接强度不低于1.5MPa。粘贴在混凝土构件表面的碳纤维，不得直接暴露于阳光或有害介质中，其表面应进行防护处理。被加固的混凝土结构长期使用的环境温度不应高于60℃，如果被加固结构处于特殊环境（如高温、高湿、介质侵蚀、放射等）中，除按国家现行有关标准要求采取相应防护措施外，还应采用耐环境因素作用的胶粘剂，并按专门的工艺要求进行粘贴。一．材料与机具1．材料（1）碳纤维1）碳纤维必须为连续纤维，应选用聚丙烯腈基（PAN基）12K或12K以下的小丝束纤维，严禁使用大丝束纤维。2）碳纤维的安全性能指标应符合表1-1的要求。其抗拉强度标准值应根据置信水平c=0.99、保证率为95%的要求确定。碳纤维符合材料安全性及适配性检验合格指标表1-1类别项目单向织物（布）条形板高强度I级高强度II级高强度I级高强度II级抗拉强度标准值ƒf,k（MPa）≥3400≥3000≥2400≥2000受拉弹性模量Ef（MPa）≥2.4×105≥2.1×105≥1.6×105≥1.4×105伸长率（%）≥1.7≥1.5≥1.7≥1.5弯曲强度（MPa）≥700≥600——层间剪切强度（MPa）≥45≥35≥50≥40仰贴条件下纤维复合材料与混凝土正拉粘结强度（MPa）≥2.5，且为混凝土内聚破坏纤维体积含量（%）——≥65≥55单位面积质量（g/m2）≤300≤300——注：L形板的安全性及适配性检验合格指标按高强度II级条形预成型板（条形板）采用。3）承重结构的现场粘贴加固，严禁使用单位面积质量大于300g/m2的碳纤维物或预浸法生产的碳纤维织物。（2）胶粘剂1）碳纤维配套用胶粘剂必须进行安全性能检验，其粘接抗剪强度标准值应根据置信水平c=0.99、保证率为95%的要求确定。2）浸渍、粘结碳纤维的胶粘剂必须采用专门配套的改性环氧树脂胶粘剂，其安全性能指标应符合表1-2的规定。承重结构加固工程中不得使用不饱和聚酯树脂、醇酸树脂等作浸渍、粘结胶粘剂。碳纤维浸渍/粘结用胶粘剂安全性能指标表1-2性能项目性能要求试验方法标准A级胶B级胶胶体性能抗拉强度（MPa）≥40≥30GB/T2567受拉弹性模量（MPa）≥2500≥1500伸长率（%）≥1.5弯曲强度（MPa）≥50≥40且不得呈脆性（碎裂状）破坏抗压强度（MPa）≥70粘结强度钢-钢拉伸抗剪强度标准（MPa）≥14≥10GB/T7124钢-钢不均匀扯离强度（kN/m）≥20≥15GJB94与混凝土的正拉粘结强度（MPa）≥2.5，且为混凝土内聚破坏GB50367附录F不挥发物含量（固体含量）（%）≥99GB/T2793注：1、B级胶不用于粘贴预成型板；2、表中的性能指标，除标有强度标准值外，均为平均值；3、当预成型板为仰面或立面粘贴时，其所使用胶粘剂的下垂度（40℃）不应大于3mm；4、当按《胶粘剂拉伸剪切强度的测定（刚性材料对刚性材料）》（GB/T7124）制备试件时，其加压养护应在侧立状态下进行。3）底胶和修补胶应与浸渍、粘结胶粘剂相适配，其安全性能应分别符合表1-3和表1-4的要求。底胶的安全性能指标表表1-3性能项目性能要求试验方法标准钢-钢拉伸抗剪强度标准值（MPa）当与A级胶匹配：≥14当与B级胶匹配：≥10GB/T7124与混凝土的正拉粘结强度（MPa）≥2.5，且为混凝土内聚破坏GB50367附录F不挥发物含量（固体含量）（%）≥99GB/T2793混合后初黏度（23℃时）（MPa•s）≤6000GB/T22314修补胶的安全性能指标表表1-4性能项目性能要求试验方法标准胶体抗拉强度（MPa）≥30GB/T2567胶体抗弯强度（MPa）≥40，且不得呈脆性破坏GB/T2567与混凝土的正拉粘结强度（MPa）≥2.5，且为混凝土内聚破坏GB50367附录F注：表中的性能指标为平均值。4）碳纤维粘贴工艺有两种：一种是配套底胶、修补胶和浸渍、粘接胶组成；另一种为免底涂，且浸渍、粘结与修补兼用的单一胶粘剂；工艺应符合设计要求，当设计无要求是，可根据工程需要任选一种。当选用免底涂胶粘剂时，厂商应出具免底涂胶粘剂的证书，使用单位留档备查。5）碳纤维粘贴用胶粘剂，应通过毒性检验，严禁使用乙二胺作改性环氧树脂固化剂，严禁掺加挥发性有害溶剂和非反应性稀释剂。2．机具碳纤维粘贴加固的机具设备主要有角磨机（金刚石碗磨）、吹风机、小台称、滚刷等，可根据现场情况及施工面积、工期要求合理配置。二．施工方法1.工艺流程基面处理→底涂胶配置、涂刷→找平胶配制、修补混凝土表面不平整处→粘贴胶配制、涂刷→粘贴第一层碳纤维布→粘贴第二层碳纤维布→表面防护。2.操作要点（1）基层处理1）按设计图尺寸要求进行放线定位。2）剔除混凝土表面疏松混凝土，修补混凝土内部的裂缝。3）打磨平整被粘贴的混凝土表面，露出混凝土结构新面。转角处打磨成圆弧状，圆弧半径不小于25mm。4）将混凝土表面清理干净，去除灰尘并保持混凝土表面干燥。若混凝土表面有油污，可用棉纱蘸丙酮擦拭混凝土表面。（2）涂刷底涂胶1）按配合比准确计量配制底涂胶，搅拌均匀。2）用专用工具将底涂胶均匀抹在混凝土表面。待胶表面指触干燥时即可进行下一步工序施工。（3）修补基面1）按配合比准确计量配制找平胶，搅拌均匀。填充料根据施工情况进行适量添加。2）用找平胶填补平整混凝土表面凹陷部位，且没有棱角。转角处用找平胶修整为光滑的圆弧。3）待找平胶表面指触干燥时，即可进行下一步工序施工。（4）粘贴碳纤维布1）按设计要求的尺寸裁剪碳纤维布。裁剪好的碳纤维布必须成卷状妥善摆放，不得展开铺在地上，防止污染。裁剪及使用碳纤维片材时应尽量远离电源，与高压电线及输电线路要有可靠隔离措施。2）配制粘接胶，严格按粘接胶配合比准确计算，搅拌均匀后涂抹于所要粘贴的混凝土表面，再将裁剪好的碳纤维布贴到涂好加固部位。配制胶粘剂的原料应密封贮存。碳纤维片材的配套用胶及用丙酮时应远离火源，避免阳光直接照射。3）用专用工具沿纤维方向多次涂刷，挤出气泡，使胶液充分浸透纤维布。涂刷时不得损伤碳纤维布。4）多层粘贴时重复上述步骤，待纤维布表面指触干燥时，即可进行下一层的粘贴。5）在最后一层的碳纤维布表面均匀涂抹粘结胶。（5）表面防护在纤维布外表面粘贴洁净砂，增加碳纤维表面粗糙度，以保证防护材料与原有纤维布之间有可靠地粘结。三、质量控制要点（1）碳纤维片材及其配套胶进场，必须有生产厂家提供的产品合格证及质量证明文件，各项性能指标应符合有关标准的规定。（2）每一道工序结束后，均按工艺要求进行检查，做好相关验收记录，如出现质量问题，应立即返工。（3）大面积粘贴前需做样板，待相关材料现场复试验证后，方可大面积施工。为了确保碳纤维片材与混凝土之间的粘结质量，基底处理首先检查需加固部位本身的质量情况，对不符合要求的部位应采取措施进行处理。（4）碳纤维与混凝土间的粘结质量，可用小锤轻轻敲击或手压碳纤维表面的方法检查，总有效粘结面积不应低于95%。当碳纤维的空鼓面积不大于10000mm2时，允许采用注射法充胶修复；当空鼓面积大于10000mm2时，应割除修补，重新粘贴等量的碳纤维。粘贴时，其受力方向（顺纹方向）每端的搭接藏毒不应小于200mm；若粘贴层数超过3层，该搭接长度不应小于300mm；对非受力方向（横纹方向）每边的搭接长度可取为100mm。（5）严格控制施工现场的温度和湿度，冬期施工要有可靠的保证措施。（6）碳纤维片材和配套胶粘剂按规定进行现场取样复试。碳纤维粘贴施工质量现场检验按规范要求进行拉拔试验，现场检验应在已完成碳纤维粘贴加固的结构表面上进行。取样原则：按实际粘贴碳纤维加固结构表面面积计，500m2以下取一组试样，500~1000m2取两组试样，1000m2以上工程每1000m2取两组试样。（7）施工质量应符合《碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程》（CECS146）的规定。