碳纤维复合材料加固原理及施工工艺

碳纤维复合材料加固原理

碳纤维材料在桥梁加固工程中的应用原理与钢筋混凝土结构的工作原理相似：

1.钢筋与混凝土具有良好的握裹性，两者在受力后共同变形形成协调性，碳纤维需借助粘结材料与混凝土结合必须大于混凝土本身的抗剪强度，通常使用的粘结树脂为胶结剂，它涂于混凝土表面，易渗入混凝土内与之结合成类似树脂混凝土，可以加强混凝土强度，并与碳纤维密切结合，有效传递剪力，而使碳纤维和混凝土结合成一体。

2.钢筋具有比混凝土更高的弹性模量和抗拉强度，碳纤维的强度虽然高，但是其弹性模量与钢筋差不多，故碳纤维钢筋混凝土的加固上不会有搭配问题，因而可以用于弥补钢筋混凝土内钢筋的抗拉不足部分。

3.钢筋与混凝土具有相近的温度线性膨胀系数，钢筋混凝土结构不会由于强度变化产生相应的温度内应力，而碳纤维材料的热膨胀系数较混凝土和钢筋要小得多，故影响不大。

4.钢筋与混凝土有良好的化学相容性，因为在混凝土中具有一定的碱性性质，故不会使钢筋发生锈蚀，由于碳纤维加工过程中经历了2000℃—3000℃的考验，故可以适用恶劣的使用环境，与原结构用环氧树脂粘贴后，能可靠的原结构物共同工作。

由于碳纤维材料具有与钢筋混凝土相容的材料物性，且其又具有耐酸，耐碱，耐盐，耐老化、耐低温等特性，故粘贴碳纤维材料在表面后对原结构有良好的保护作用。

故可以广泛用于桥梁加固工程。

碳纤维增强复合材料加固补强的施工工艺

1.根据设计确定粘贴碳纤维的范围进行基底处理

a）将砼构件表面的残缺，破损及碳化层部分清除干净，达到结构密实部位。检查外露钢筋是否有锈蚀，并进行必要的处理‘对经过剔凿，清理和露筋的构件残缺部分进行修补复原；

b）裂缝修补，缝宽小于0.2mm的裂缝，用环氧树脂进行表面涂刷密封，大于0.2mm 的裂缝用环氧树脂灌缝；

c)将构件表面凸出部分打磨平整，修复后的段差尽量平顺，用磨光机把棱角磨成半径大于30mm的圆角。

d)清洗打磨过的构件表面，并使其充分干燥。

2.底层涂刷（底层涂料具有较强的渗透性，可渗入砼表面内）

a）把底层涂料的主剂和固化剂按规定比例称量准确后放入容器内，用搅拌器拌均匀，一次调和量应在可使用时间内用完为准。

b）用滚筒涂料均匀的涂刷底层涂料

c)底层涂料固化后，表面有凸起部分时要用砂纸磨光

3.环氧腻子对构件表面残缺的修补

a)构件表面凹陷部位应用环氧腻子填平，修复至表面平整

b）内角（段差、起拱等）要用环氧腻子填补使之平顺

4.贴碳纤维片

a）为了防止碳纤维受损，在碳纤维片运输、储存、裁切和粘贴过程中，严禁受弯折，贴片前应用钢直尺与壁纸刀按规定尺寸切断纤维片，每段长度一般不超过6rn

b)碳纤维接头必须搭接10cm以上，横向不需搭接

c）按规定比例掺配树脂主剂和固化剂，用滚筒均匀地涂刷粘结树脂，称为下涂

d)贴片时，在碳纤维片和树脂之间尽量不要有空气，可用罗拉沿着纤维方向在碳纤维片上对此滚压，使树脂渗入碳纤维片上对此滚压，使树脂渗入碳纤维中。

5.养护

粘贴碳纤维片后，需自然养护24h达到初期固化，并保证固化期间不受干扰。

6.涂装

根据需要可在树脂固化后加固补强构件表面，涂刷耐火涂层和色彩。

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