CN102199951A

CN102199951A - 使用碳纤维加固混凝土结构的施工方法

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Publication number: CN102199951A
Application number: CN2011100333523A
Authority: CN
Inventors: 朱治平; 曾明江; 周训宽; 万里波; 王宇隽
Original assignee: YUNNAN JUHE CONSTRUCTION GROUP CO Ltd
Current assignee: YUNNAN JUHE CONSTRUCTION GROUP CO Ltd
Priority date: 2011-01-31
Filing date: 2011-01-31
Publication date: 2011-09-28

Abstract

使用碳纤维加固混凝土结构的施工方法，属于建筑施工技术领域，施工步骤包括（1）混凝土基底处理；（2）涂底层涂料；（3）用环氧腻子进行残缺修补；（4）粘贴碳纤维片；（5）养护；本发明施工方法施工简便迅速，无需任何夹具、模板和支撑，施工费用低，适用于各种形式的钢筋混凝土结构或构件的加固补强，桥梁、工业与民用建筑以及特种结构，高耸结构、蓄水池、罐、涵洞、隧道、码头海港，等钢筋混凝土结构物，构筑物的修复、补强。

Description

使用碳纤维加固混凝土结构的施工方法

技术领域

本发明属于建筑施工技术领域，特别涉及一种加固混凝土结构的施工方法。

背景技术

现有的加固混凝土结构的施工方法包括钢板补强、混凝土补强等传统方法，在施工中需要进行植筋锚固、装拆夹具、立模、支撑、灌注混凝土、养护、拆模等繁杂的工序和辅助设施，而且占用空间大。

发明内容

为解决现有加固混凝土结构的施工方法施工繁杂、占用空间大的问题，本发明提供一种使用碳纤维加固混凝土结构的施工方法，包括以下顺序步骤：

（1）混凝土基底处理

对宽度小于0.2mm的裂缝，用环氧树脂进行表面涂抹封闭，宽度在0.2－1mm之间的裂缝用环氧树脂灌缝，宽度大于1mm的裂缝进行压力灌胶处理；

将混凝土构件表面的残缺、破损部分清除干净，使其表面平整；

将混凝土构件表面凸出部分打磨平整；棱角部位用磨光机磨成圆角，圆角半径在30mm以上；

（2）涂底层涂料

取以下配比的原料：主剂100g，固化催进剂1g至6g；

先将上述主剂和固化催进剂按装入容器，用搅拌器均匀搅拌 8-10分钟，停止搅拌1-3分钟后，在容器中加入1至3ml固化剂，用搅拌器均匀搅拌 8-10分钟，一次调和量在1小时内使用完；

将上述配好的底层涂料用滚筒刷均匀地涂刷于混凝土构件表面，指触干燥后进行下一道工序的施工；

底层涂料指触干燥后，表面上的凸起部分要用砂布或角磨机磨平，指触干燥后进行下一道工序的施工；

（3）用环氧腻子进行残缺修补

在气温-5℃以上、相对湿度RH小于85%的条件下，用环氧腻子将混凝土构件表面凹陷部位填平，用环氧腻子填补混凝土构件表面的段差、起拱部位，使之平顺，然后用砂纸将填平后的凹凸糙纹打磨平整；

（4）粘贴碳纤维片

（4.1）截取碳纤维片：用钢直尺与壁纸刀截取碳纤维片，每段长度在6m以下；

（4.2）配制粘结树脂：

取以下重量配比的原料：主剂100 g，固化剂0.8至5 g；

将上述主剂和固化剂装入容器，用搅拌器均匀搅拌8-10 分钟，一次调和量在1小时内使用完；

（4.3）在气温为-10℃以上、相对湿度小于85%的条件下，在底层涂料上粘贴一层碳纤维片，包括下涂、贴片、上涂三个步骤；

所述下涂步骤是指用滚筒刷在底层涂料上面均匀地涂抹粘结树脂；

所述贴片步骤是指在粘结树脂上粘贴碳纤维片，粘贴时，将碳纤维片和粘结树脂之间的空气挤压排出，粘贴完成后，用罗拉沿纤维方向在碳纤维片上滚压两次以上，使粘结树脂渗浸进碳纤维片中；

所述上涂步骤是指在贴片步骤完成，并且养护30分钟后，用滚筒刷在碳纤维片上均匀涂抹粘结树脂，指触干燥后进行下一道工序的施工；

（5）养护

将上述碳纤维片在气温为-10℃至30℃、相对湿度为60%至85%的条件下自然养护1-2小时，达到初期固化，初期固化期间不受碰撞，初期固化后继续养护1~2周，达到完全固化。

本发明是一种利用碳纤维片的高强度作为加固各种承重结构的施工工艺，所使用的碳纤维片是用抗拉强度极高的碳纤维丝拉拔成型，单向排列，并通过予张编制方法成型，形成单向排列以树脂为基体的复合材料，它具有极优越的品质，抗拉强度大，弹性模量高，比重小，抗疲劳强度高，耐久性能好，耐磨损，抗腐蚀、徐变及热膨胀系数小以及施工简捷，工效高，对施工空间要求低，便于在狭窄空间作业等一系列优点，能适应各种复杂结构外形的修复补强，对结构重量的影响甚微；

本发明碳纤维修复补强工艺施工简便迅速，无需任何夹具、模板和支撑，虽然碳纤维本身的价格高于其他材料，但施工费用大大降低，本发明施工方法免除了钢板补强、混凝土补强等传统方法所需的植筋锚固、装拆夹具、立模、支撑、灌注混凝土、养护、拆模等繁杂的工序和辅助设施，而且占用空间小，即使在高空作业，也只需设置简易工作平台即可，适用于各种形式的钢筋混凝土结构或构件的加固补强，桥梁、工业与民用建筑以及特种结构，高耸结构、蓄水池、罐、涵洞、隧道、码头海港，等钢筋混凝土结构物，构筑物的修复、补强。

作为本发明的优选方案，所述步骤（4.3）中，在所述碳纤维片的上涂层上面还粘贴至少一层碳纤维片，每粘贴一层碳纤维片之前需要重复所述步骤（4.2）的配制粘结树脂过程，每粘贴一层碳纤维片包括下涂、贴片、上涂三个步骤；

所述下涂步骤是指用滚筒刷在前一层碳纤维片的上涂层上面均匀地涂抹粘结树脂；

所述贴片步骤是指在粘结树脂上粘贴碳纤维片，粘贴时，将碳纤维片和树脂之间的空气挤压排出，粘贴完成后，用罗拉沿纤维方向在碳纤维片上滚压两次以上，使粘结树脂渗浸进碳纤维片中；

所述上涂步骤是指在贴片步骤完成，并且等待30分钟后，用滚筒刷在碳纤维片上均匀涂抹粘结树脂，指触干燥后进行下一道工序的施工。

上述方案中，所述步骤（4.3）中的贴片步骤中，碳纤维片在纤维顺长方向还需要进行搭接，其搭接处的接头长10cm以上，接头处的上涂层粘结树脂厚 0.6~1.0mm。

作为本发明的进一步改进，上述方案中，所述步骤（2）、步骤（4.3）中的指触干燥所需要的时间是指底层涂料或粘结树脂施工完成后，养护3~24小时；

所述步骤（2）中，配制底层涂料用的主剂为环氧树脂；

所述步骤（4）中，配制粘结树脂用的主剂为环氧树脂；

所述步骤（2）、步骤（4.3）中的指触干燥是指底层涂料或粘结树脂施工完成后，养护3~24小时。

作为本发明的更进一步改进，上述方案的所述步骤（1）中，对裂缝进行封闭或灌缝或压力灌胶处理时，要预先将裂缝周围的保护沙浆剔除，并在要粘贴碳纤维片的位置用打磨机将混凝土结构表面磨平；

所述步骤（1）中，对裂缝进行压力灌胶处理时，要在裂缝处凿出宽20mm、深10mm的V型槽，然后将胶水灌入V型槽中，自然渗透24小时；

所述步骤（4.1）中，碳纤维片宽100mm；

所述步骤（4.3）中，贴片步骤中，所粘贴的碳纤维片垂直于裂纹，相邻两块碳纤维片之间的间距为200mm，碳纤维片在裂纹两侧伸出600mm以上。

当所述裂缝在墙脚处时，所述步骤（4.3）中，在下涂步骤之前，要预先在墙脚处挖出孔洞，所挖孔洞的深度大于400mm，相邻两块碳纤维片之间的间距为100mm。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1为本发明步骤（1）中，将裂缝1周围的保护沙浆3剔除后的示意图；

图2为本发明步骤（1）中，灌胶处理时，在裂缝1处凿出V型槽的示意图；

图3为本发明步骤（4.3）中，在裂纹1处粘贴碳纤维片5的示意图；

图4为本发明步骤（4.3）中，裂缝1在墙脚时，粘贴碳纤维片5的示意图。

具体实施方式

实施例一：

使用碳纤维加固混凝土结构的施工方法，包括以下顺序步骤：

（1）混凝土基底处理

在碳纤维加固施工前，应尽可能地卸去部分荷载，使碳纤维粘贴施工时结构或构件承受的荷载作用减小到最小程度，然后如图1所示，将裂缝1周围的保护沙浆3剔除，并在要粘贴碳纤维片5的位置用打磨机将混凝土构件2表面磨平，对宽度小于0.2mm的裂缝1，用环氧树脂进行表面涂抹封闭，宽度在0.2－1mm之间的裂缝1用环氧树脂灌缝，宽度大于1mm的裂缝1进行压力灌胶处理，灌胶处理时，如图2所示，要在裂缝1处凿出宽20mm、深10mm的V型槽4，然后将胶水灌入V型槽4中，自然渗透24小时；

将混凝土构件2表面的残缺、破损部分清除干净，达到结构密实部位，使其表面平整；

将混凝土构件2表面凸出部分，包括混凝土构件2交接部位、模板的段差部位打磨平整，修复后的段差要尽量平顺；棱角部位用磨光机磨成圆角，圆角半径在30mm以上；

（2）涂底层涂料

取以下配比的原料：主剂100g，固化催进剂1g至6g，所述主剂为环氧树脂；

将上述配好的底层涂料用滚筒刷均匀地涂刷于混凝土构件2表面，指触干燥后进行下一道工序的施工；

底层涂料指触干燥或固化后，表面上的凸起部分，类似结露的露珠部分，要用砂布或角磨机磨平，指触干燥后，即养护3~24小时后，进行下一道工序的施工；

（3）用环氧腻子进行残缺修补

在气温-5℃以上、相对湿度小于85%的条件下，用环氧腻子将混凝土构件2表面凹陷部位填平，用环氧腻子填补混凝土构件2表面段差、起拱部位，使之平顺，然后用砂纸将填平后的凹凸糙纹打磨平整；

（4）粘贴碳纤维片

（4.1）截取碳纤维片5：用钢直尺与壁纸刀截取碳纤维片5，每段碳纤维片5宽100mm，长度在6m以下；

（4.2）配制粘结树脂：

取以下重量配比的原料：主剂100 g，固化剂0.8至5 g，所述主剂为环氧树脂；

（4.3）在气温为-10℃以上、相对湿度小于85%的条件下，在底层涂料上粘贴两层以上碳纤维片5，每粘贴一层碳纤维片5包括下涂、贴片、上涂三个步骤；

首次下涂步骤是指用滚筒刷在底层涂料上面均匀地涂抹粘结树脂，以后在各次的下涂步骤之前需要重复上述步骤（4.2）的配制粘结树脂过程，然后用滚筒刷在上一次的上涂层上面均匀地涂抹粘结树脂；

所述贴片步骤是指在粘结树脂上粘贴碳纤维片5，如图3所示，所粘贴的碳纤维片5垂直于裂纹，相邻两块碳纤维片5之间的间距为200mm，碳纤维片5在裂纹两侧伸出600mm以上；粘贴时，将碳纤维片5和粘结树脂之间的空气挤压排出，粘贴完成后，用罗拉沿纤维方向在碳纤维片5上滚压两次以上，使粘结树脂渗浸进碳纤维片5中，所述罗拉为纺织机械中起喂给、牵伸、输出等作用的圆柱形回转零件，是英语词“roller”的音译，有辊和轴的含义，用于牵伸、梳理、输送等机构，按所起的作用分为牵伸罗拉、喂给罗拉、紧压罗拉、工作罗拉等，在这里使用的罗拉是手持工具，就是手柄上有一个可以转动的滚轴；碳纤维片5在纤维顺长方向还需要进行搭接，其搭接处的接头长10cm以上，接头处的上涂层粘结树脂厚0.6~1.0 mm；

所述上涂步骤是指在贴片步骤完成，并且养护30分钟后，用滚筒刷在碳纤维片5上均匀涂抹粘结树脂，指触干燥后，即养护3~24小时后，进行下一道工序的施工；最后一层碳纤维的上涂应涂刷均匀、周边整齐；

（5）养护

将上述碳纤维片5在气温为-10℃至30℃、相对湿度为60%至85%的条件下自然养护1-2小时，达到初期固化，初期固化期间不受碰撞，初期固化后继续养护1~2周，达到完全固化。

实施例二：

与上述实施例一相比，其区别仅在于所述裂缝1在墙脚处，在所述步骤（4.3）中，在下涂步骤之前，如图4所示，要预先在墙脚处挖出孔洞6，所挖孔洞6的深度要使裂纹左右的碳纤维布对称达到400mm，相邻两块碳纤维片之间沿裂纹走向的间距为100mm。

Claims

1.使用碳纤维加固混凝土结构的施工方法，包括以下顺序步骤：

（1）混凝土基底处理

（2）涂底层涂料

取以下配比的原料：主剂100g，固化催进剂1g至6g；

底层涂料指触干燥，表面上的凸起部分要用砂布或角磨机磨平，指触干燥后进行下一道工序的施工；

（3）用环氧腻子进行残缺修补

在气温-5℃以上、相对湿度小于85%的条件下，用环氧腻子将混凝土构件表面凹陷部位填平，用环氧腻子填补混凝土构件表面的段差、起拱部位，使之平顺，然后用砂纸将填平后的凹凸糙纹打磨平整；

（4）粘贴碳纤维片

（4.2）配制粘结树脂：

取以下重量配比的原料：主剂100 g，固化剂0.8至5 g；

（5）养护

2.根据权利要求1所述的使用碳纤维加固混凝土结构的施工方法，其特征在于：

所述步骤（4.3）中，在所述碳纤维片的上涂层上面还粘贴至少一层碳纤维片，每粘贴一层碳纤维片之前需要重复所述步骤（4.2）的配制粘结树脂过程，每粘贴一层碳纤维片包括下涂、贴片、上涂三个步骤；

3.根据权利要求2所述的使用碳纤维加固混凝土结构的施工方法，其特征在于：

所述步骤（4.3）中的贴片步骤中，碳纤维片在纤维顺长方向还需要进行搭接，其搭接处的接头长10cm以上，接头处的上涂层粘结树脂厚0.6~1.0 mm。

4.根据权利要求3所述的使用碳纤维加固混凝土结构的施工方法，其特征在于：

所述步骤（2）、步骤（4.3）中的指触干燥所需要的时间是指底层涂料或粘结树脂施工完成后，养护3~24小时；

所述步骤（2）中，配制底层涂料用的主剂为环氧树脂；

所述步骤（4）中，配制粘结树脂用的主剂为环氧树脂；

5.根据权利要求4所述的使用碳纤维加固混凝土结构的施工方法，其特征在于：

所述步骤（1）中，对裂缝进行封闭或灌缝或压力灌胶处理时，要预先将裂缝周围的保护沙浆剔除，并在要粘贴碳纤维片的位置用打磨机将混凝土结构表面磨平；

所述步骤（4.1）中，碳纤维片宽100mm；

6.根据权利要求4所述的使用碳纤维加固混凝土结构的施工方法，其特征在于：

所述裂缝在墙脚处，所述步骤（4.3）中，在下涂步骤之前，要预先在墙脚处挖出孔洞，所挖孔洞的深度大于400mm，相邻两块碳纤维片之间的间距为100mm。