自上世紀(jì)七十年代末初期,歐洲進(jìn)行碳纖維在熱力隧道工程中的應(yīng)用研究以來,碳纖維這種具有極好的比強(qiáng)度和比剛度、優(yōu)秀耐腐蝕性的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料已廣泛用于混凝土結(jié)構(gòu)的粘貼加固工程,形成了碳材料補(bǔ)強(qiáng)加固熱力隧道的新技術(shù)。
熱力隧道粘貼碳纖維技術(shù)在加固中具有不中斷熱力隧道內(nèi)現(xiàn)有管線的正常使用,工期短,人工少的優(yōu)點(diǎn),所以擴(kuò)展該項供熱技術(shù)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(bǔ)強(qiáng)加固所采用的基本材料是高強(qiáng)度或高彈性模量的連續(xù)碳纖維,單向排列成束。用環(huán)氧樹脂浸漬固化的碳纖維板或未經(jīng)樹脂浸漬固化的碳纖維布,統(tǒng)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(gòu)件需補(bǔ)強(qiáng)加固部位表面,樹脂固化后與原構(gòu)件形成新的受力復(fù)合體,共同工作。
1、碳纖維片材的拉伸強(qiáng)度在(2400~3400)MPa之間,與普通碳素鋼板拉伸強(qiáng)度為240MPa相比,碳纖維片材的拉伸強(qiáng)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(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,本身不會受酸堿鹽及各類化學(xué)介質(zhì)的腐蝕,有良好的耐寒和耐熱性[1、2]。
2、配套樹脂類粘結(jié)材料
混凝土結(jié)構(gòu)加固修補(bǔ)配套樹脂系統(tǒng)包括底層涂料,用于滲透過混凝土表面,促進(jìn)粘結(jié)并形成長期持久界面的基礎(chǔ);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(jié)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(gòu)件表面并與之緊密地結(jié)合在一起形成整體共同工作的關(guān)鍵,因此,樹脂同混凝土的粘貼強(qiáng)度大于混凝土的拉伸強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度。
就熱力隧道混凝土結(jié)構(gòu)用碳纖維片材加固技術(shù)而言,環(huán)氧樹脂在不同施工環(huán)境溫度下固化性能有十分重要的意義。采用專配的環(huán)氧樹脂材料,在混凝土施工表面溫度(10~50)攝氏度時,粘貼環(huán)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(huán)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(jù)設(shè)計確定粘貼碳纖維的范圍并進(jìn)行基底處理:
a)將混凝土構(gòu)件表面的殘缺、破損及碳化層部分清除干凈,達(dá)到結(jié)構(gòu)密實(shí)部位。檢查外露鋼筋是否有銹蝕,并進(jìn)行必要的處理。對經(jīng)過剔鑿、清理和露筋的構(gòu)件殘缺部分進(jìn)行修補(bǔ)復(fù)原;
b)裂縫修補(bǔ)。縫寬小于0.2mm的裂縫,用環(huán)氧樹脂進(jìn)行表面涂刷密封;大于0.2mm的裂縫用環(huán)氧樹脂灌縫;
c)將構(gòu)件表面凸出部分(模板的段差等)打磨平整,修復(fù)后的段差盡量平順。用磨光機(jī)把棱角磨成半徑大于30mm的圓角;
d)清洗打磨過的構(gòu)件表面,并使其充分干燥。
2、底層涂刷(底層涂料具有較強(qiáng)的滲透性,可滲入混凝土表面內(nèi)):
a)把底層涂料的主劑和固化劑按規(guī)定比例稱量準(zhǔn)確后放人容器內(nèi),用攪拌器拌均勻,一次調(diào)和量應(yīng)在可使用時間內(nèi)用完為準(zhǔn);
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(huán)氧膩?zhàn)訉?gòu)件表面殘缺的修補(bǔ):
a)構(gòu)件表面凹陷部位應(yīng)用環(huán)氧膩?zhàn)犹钇剑迯?fù)至表面平整;
b)內(nèi)角(段差、起拱等)要用環(huán)氧膩?zhàn)犹钛a(bǔ)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(guī)定比例摻配樹脂主劑和固化劑,用滾筒刷均勻地涂刷黏結(jié)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(jìn)行滾壓,使樹脂滲入碳纖維中。
5、養(yǎng)護(hù)。粘貼碳纖維片后,需自然養(yǎng)護(hù)24h達(dá)到初期固化,并保證固化期間不受干擾。
6、涂裝。根據(jù)需要可在樹脂固化后加固補(bǔ)強(qiáng)構(gòu)件表面,涂刷耐火涂層。
7、質(zhì)量檢查。檢查粘貼碳纖維片后的建筑構(gòu)件表面是否平整密實(shí)。








