自上世紀七十年代末初期,歐洲進行碳纖維在熱力隧道工程中的應用研究以來,碳纖維這種具有極好的比強度和比剛度、優秀耐腐蝕性的纖維增強復合材料已廣泛用于混凝土結構的粘貼加固工程,形成了碳材料補強加固熱力隧道的新技術。
熱力隧道粘貼碳纖維技術在加固中具有不中斷熱力隧道內現有管線的正常使用,工期短,人工少的優點,所以擴展該項供熱技術是熱力隧道加固的主要方向之一。--碳纖維材料的基本特性:
碳纖維材料補強加固所采用的基本材料是高強度或高彈性模量的連續碳纖維,單向排列成束。用環氧樹脂浸漬固化的碳纖維板或未經樹脂浸漬固化的碳纖維布,統稱碳纖維片材。將片材用專門配制的粘貼樹脂或浸漬樹脂粘貼在熱力隧道混凝土構件需補強加固部位表面,樹脂固化后與原構件形成新的受力復合體,共同工作。
1、碳纖維片材的拉伸強度在(2400~3400)MPa之間,與普通碳素鋼板拉伸強度為240MPa相比,碳纖維片材的拉伸強度很高,相比之下,碳纖維片材的容重卻比鋼材低很多,這說明碳纖維片材很輕。碳纖維的化學結構穩定,本身不會受酸堿鹽及各類化學介質的腐蝕,有良好的耐寒和耐熱性[1、2]。
2、配套樹脂類粘結材料
混凝土結構加固修補配套樹脂系統包括底層涂料,用于滲透過混凝土表面,促進粘結并形成長期持久界面的基礎;油灰,用于填充整個表面空隙并形成平整表面以便使用碳纖維片材;浸漬樹脂或粘結樹脂,前者用于碳纖維布粘貼,后者用于碳纖維板粘貼。浸漬樹脂或粘貼樹脂是將碳纖維片材粘附于混凝土構件表面并與之緊密地結合在一起形成整體共同工作的關鍵,因此,樹脂同混凝土的粘貼強度大于混凝土的拉伸強度和剪切強度。
就熱力隧道混凝土結構用碳纖維片材加固技術而言,環氧樹脂在不同施工環境溫度下固化性能有十分重要的意義。采用專配的環氧樹脂材料,在混凝土施工表面溫度(10~50)攝氏度時,粘貼環氧樹脂固化時間約15小時以上,但粘貼后就可以使用的時間為45分鐘以上,因此專配的環氧樹脂材料的這一性能完全適合于混凝土熱力隧道的加固工作[3、4]。
碳纖維加固的施工工藝:
1、根據設計確定粘貼碳纖維的范圍并進行基底處理:
a)將混凝土構件表面的殘缺、破損及碳化層部分清除干凈,達到結構密實部位。檢查外露鋼筋是否有銹蝕,并進行必要的處理。對經過剔鑿、清理和露筋的構件殘缺部分進行修補復原;
b)裂縫修補。縫寬小于0.2mm的裂縫,用環氧樹脂進行表面涂刷密封;大于0.2mm的裂縫用環氧樹脂灌縫;
c)將構件表面凸出部分(模板的段差等)打磨平整,修復后的段差盡量平順。用磨光機把棱角磨成半徑大于30mm的圓角;
d)清洗打磨過的構件表面,并使其充分干燥。
2、底層涂刷(底層涂料具有較強的滲透性,可滲入混凝土表面內):
a)把底層涂料的主劑和固化劑按規定比例稱量準確后放人容器內,用攪拌器拌均勻,一次調和量應在可使用時間內用完為準;
b)用滾筒刷均勻的涂刷底層涂料;
c)底層涂料固化后,表面有凸起部分時要用砂紙磨光。
3、環氧膩子對構件表面殘缺的修補:
a)構件表面凹陷部位應用環氧膩子填平,修復至表面平整;
b)內角(段差、起拱等)要用環氧膩子填補使之平順。
4、粘貼碳纖維片材。
a)碳纖維接頭必須搭接10cm以上,橫向不需搭接;
b)按規定比例摻配樹脂主劑和固化劑,用滾筒刷均勻地涂刷黏結樹脂,稱為下涂;
c)貼片時,在碳纖維片和樹脂之間盡量不要有空氣,可用羅拉沿著纖維方向在碳纖維片上進行滾壓,使樹脂滲入碳纖維中。
5、養護。粘貼碳纖維片后,需自然養護24h達到初期固化,并保證固化期間不受干擾。
6、涂裝。根據需要可在樹脂固化后加固補強構件表面,涂刷耐火涂層。
7、質量檢查。檢查粘貼碳纖維片后的建筑構件表面是否平整密實。








