,,

工業(yè)建筑維護中碳纖維材料的應用
位置:首頁 > 新聞資訊

2020-09-23 11:19:00

近年來，項目方面已普遍引用纖維增強復合材料（簡稱FRP）對水泥、鋼或者其他材料拉桿開展加固整修和翻新，該加固技能是將碳素纖維這種高機能纖維應用于土木項目，利用松脂類黏結材料把碳纖維粘帖于結構或者拉桿表層，構成復合材料體FRP，經(jīng)過與結構或者拉桿的偕同工作，達到對結構拉桿補橫加固及改善受力機能的目標。該技能擁有精彩的機器機能、優(yōu)質的耐戰(zhàn)機能和良好的工藝機能。而今碳纖維材料已被深入應用于鋼筋水泥結構補強上，在金屬材料補強以及對砌體氣溫裂痕的操縱方面也取罷了良好的成效。

1 碳纖維復合材料和黏結材料

1.1 碳纖維復合材料
　　碳纖維復合材料是以碳纖維為增強材料，以合成松脂為根本復合而成的一種項目材料。用于土木項目結構的碳纖維以聚丙烯腈（PAN）纖維為原料經(jīng)高溫碳化而成，碳纖維原絲纖維風向的抗拉烈度是常規(guī)碳素鋼的十多倍，高彈摸碳纖維的彈性摸量為鋼板的2、3倍。用于加固水泥及磚混結構的碳纖維商品重要有碳纖維布和碳纖維板。結構補橫加固普通多用碳纖維布，按碳纖維歸置風向又可分為單軸向碳纖維布和雙軸向碳纖維布，可用于不一樣受力靜態(tài)的水泥拉桿的補橫加固，如彎曲、剪切、扭轉等受力拉桿。
1.2 黏結材料
　　項目上慣用的碳纖維布黏結劑重要是環(huán)氧松脂類，擁有非常非常高的黏結烈度，縮小率非常非常低（普通低于0.2%），是慣用的松脂中最小的。碳纖維布黏結松脂包含有基底膠、整平（彌補）膠和浸漬膠。（1）基底膠：擁有滲入性，將其刷在待粘帖碳纖維布的結構表層，可滲入入結構表層，為碳纖維布提供一個平整的基面，又有利于調動碳纖維布的黏結能力。（2）整平（彌補）膠：其效用是將結構表層凹凸不安處開展彌補、整平。為粘帖碳纖維布提供一個平整的基面，有利于確保碳纖維布的粘帖質量和良好的受力靜態(tài)。（3）浸漬膠：是碳纖維布主要黏結材料，它將碳纖維布堅定地粘帖在結構表層，而且使膠液浸漬充溢碳纖維其間空子，將碳纖維黏結在一例，有利于施展碳纖維復合材料的優(yōu)秀機能，同時有利于調動碳纖維布與結構的黏結能力。

2 碳纖維復合材料的應用

2.1 結構加固前調察
　?。?）某煉鋼廠混鐵爐原建于20世記70年代初，跨度24m。主副跨的屋架重要為下承式鋼筋水泥梯形屋架，1987年改建后，托架為上承式平行弦鋼筋水泥托架，跨度為12m，托架上弦跨中節(jié)點招架屋架。部分鋼筋水泥屋架、托架、曾經(jīng)用鋼筋、角鋼加固過。1995年改擴建時，對原鋼筋水泥柱子開展了改裝，將原有水泥柱加固并將肩粱加高，上邊加鋼小柱。而今廠房結構存在的事情是出產(chǎn)載荷增大，吊車實際吊重和運行頻煩程度都有所增長，混鐵爐跨廠房結構有顯著的擺動，部分結構拉桿出現(xiàn)不一樣程度的損失。如部分水泥屋架、托架、存在水泥分裂、脫漏、露筋、鋼筋銹蝕等缺點損失。
　?。?）某磚混結構水槍房一層，建筑高度4.5m，建筑面積120m2，抗震設防裂度設計為6度。圈粱、構筑柱水泥烈度設計級別為C20，砌體為240mm厚實磚墻，用常規(guī)燒結大紅機制黏土磚MU100及M5混合砂槳砌筑而成。屋面板為預應力水泥空心板，平屋面，無隔熱舉措。建于1986年，采用迄今。該水槍房西側屋頂有一冷水塔，高度在3m，塔體加水毛重約10t。該泵房外墻墻體出現(xiàn)裂痕，裂痕與水平風向約成45°角，裂痕貫通墻體兩角度。個別水泥圈粱有0.2mm寬的裂痕。裂痕坐標在窗下角處，裂痕最大寬度為1cm，寬度2.5m。屋面空心板在板縫處分裂，兩端與墻體銜接處有顯著搓動。淘汰墻體表層裝修層，經(jīng)對墻體砂槳烈度、磚烈度撿測，砌體砂槳烈度偏低，灰縫不豐滿，局部有通縫。
2.2 碳纖維復合材料重要技能特性
　?。?）高強、高效。因為碳纖維布擁有高烈度（抗拉烈度可觀于普通鋼板的10倍）、高彈摸、延伸率小、質輕等特性，可充分利以其優(yōu)秀的力學機能調動水泥結構的承重力、展性、抗裂機能，達到高烈度、高效加固整修水泥結構的目標。
　?。?）施工簡易、加固周期短。碳纖維布自重輕，普通引用放工功課，不需采用重型施工機具。施工空間戶限小，施工竄擾少，在某些狀況下實當前線施工。從將碳纖維布粘帖在結構拉桿表層，到黏結膠凝固投資采用，只需2～3天。
　?。?）施工質量易于保證。碳纖維布加固拉桿的施工質量貴賤尺度重要反應在碳纖維布粘帖的細密程度，因為碳纖維布是柔性的，非常非常易于粘帖在結構表層上，使碳纖維布與水泥表層粘帖細密。普通狀況下都可以保證碳纖維布的有效粘帖面積不小于95%，達到碳纖維布加固結構的質量要求。
　　（4）超強的防水和防侵蝕成效。碳纖維布粘帖凝固在結構表層，環(huán)氧松脂吸附在結構表層，防水成效好，可堤防鋼筋銹蝕。碳纖維材料擁有極佳的耐侵蝕機能，不必擔憂建筑物常常遇到的各樣酸、堿、鹽對結構的侵蝕。
　?。?）合用面廣。碳纖維復合材料加固整修結構技能可以深入用于工業(yè)、民用建筑、水利、電力、橋粱等項目中各品種型結構和不一樣受力靜態(tài)的拉桿如粱、柱、板、殼、拱等。而并且不受結構形狀的戶限，如孔型、復雜曲面，都可以粘帖碳纖維布。
2.3 補橫加固方案與設計
　　施工方案為：抹灰層清通，基底打磨，刷底膠，整平處理，刷粘帖松脂，帖碳纖維布。
　?。?）包角鋼加固與屋架加固作法同樣：裂痕封鎖處理；大粱底部粘帖碳纖維布。碳纖維布的數(shù)目是按照調動大粱抗彎承重力30%確立的。
　　（2）按照監(jiān)測報告提供的撿驗數(shù)據(jù)，經(jīng)對多個方案的剖解比較，最后決定對裂痕的承載墻及裂痕寬度大于1.5mm的墻體采納全面加固舉措。
2.4 加固施工及技能舉措
　　水泥結構及墻體全面加固施工步驟為：基干處理→裂痕化工灌槳→墻體粘帖碳纖維布→保護層。
2.4.1 基干處理因墻體和水泥材料的機能不一樣，在墻體上粘帖碳纖維布不一樣于在水泥基干上。所以在粘帖前，對需粘帖碳纖維布部位墻體做好基干處理，要淘汰松動的磚塊，淘汰粘帖部位水平、豎向灰縫內(nèi)的砌筑砂槳并用彌補砂槳填補，以保證碳纖維布復合層與墻體的一同受力。
2.4.2 裂痕化工灌槳對墻體裂痕，引用建筑拉桿裂痕化工灌槳法對裂痕開展封鎖補強。用鋼絲刷、壓縮氧氣清除裂痕旁邊的粉塵，使裂痕清楚外露，按設計間距騎裂痕粘帖槳嘴，引用封縫膠對裂痕開展封鎖，待凝固后，從槳嘴用壓縮氧氣開展試氣撿驗，如漏氣則對漏氣處補封，不漏氣時，沿裂痕由下向上逐一從槳嘴向裂痕內(nèi)灌槳。
2.4.3 墻體局部粘帖碳纖維布加固（1）清通裝修層，淘汰墻體表層的裝修層及飾面層、松動的磚塊、砂槳塊等。（2）在墻體上彈線畫出需粘帖碳纖維布的坐標，并對碳纖維布截取監(jiān)制。（3）基干處理。為調動黏結成效，調動基干的烈度，淘汰松動的碎磚塊；沿灰縫剔排水平、豎向灰縫內(nèi)原砌筑砂槳，厚度不小于50mm；用壓縮氧氣清通縫內(nèi)粉塵，并用丙酮清洗干凈；把底膠按必定比率將主劑與凝固劑在容器中混合璧攪動平均，在粘帖界面灰縫內(nèi)涂刷底膠，厚實度平均一致，無氣泡、無流淌；按比率配置彌補砂槳，待底膠干后，把配置好的彌補砂槳用專用工具補充到灰縫內(nèi)并與墻體表層平整，要無氣泡、無流淌。待彌補砂槳凝固后，用角磨機把需粘帖碳纖維布的表層磨平，磨去墻體表層5mm深，用壓縮氧氣及丙酮清洗干凈。（4）抹底膠。把底膠按必定比率將主劑與凝固劑在容器中混合璧攪動平均，在粘帖界面涂刷底膠，厚實度應平均一致，無氣泡、無流淌。（5）抹彌補膠。待底膠稍干后，用彌補膠彌補陷落部位，使表層平整。（6）抹黏結膠并粘帖碳纖維布。待底膠不粘手時涂刷現(xiàn)配的黏結膠，并粘帖碳纖維布（引用厚實0.117mm的單向纖維布），用滾筒滾壓，使膠滲入碳纖維布。纖維布纖維風向與裂痕風向垂直粘帖。（7）抹面膠。碳纖維布粘帖后，待干燥必定時日，涂刷一層粘帖膠，并撒干燥砂養(yǎng)護。（8）抹砂槳。待膠徹底凝固后，抹面層20mm厚實的鋼鐵砂槳，作為保護層。
2.5 注意事項
　　（1）磚墻體粘帖碳纖維布與水泥基材粘帖碳纖維布有所不一樣，灰縫中的砂槳應掏出并用壓縮氧氣、丙酮清通干凈，而后用彌補砂槳把灰縫填補平整，再開展粘帖碳纖維布工藝。（2）禁止粘帖好的碳纖維布有損失。（3）彌補砂槳凝固后，才氣開展粘帖碳纖維布工藝施工。（4）配膠時應現(xiàn)場配置，隨配隨用，應通氣并遠離火源。
2.6 成效剖解
　　因為磚墻氣溫裂痕的翻覆性，對氣溫裂痕的處理頗為難題，處理失當易于產(chǎn)生二次分裂。本項目對裂痕處第一開展化工灌槳封鎖處理，使分裂的墻體光復群體性，而后開展粘帖碳纖維布等全面加固處理。加固落成后，通過一個冬、夏的觀查，未發(fā)覺墻體有新的裂痕出現(xiàn)。