碳纖維加固技術(shù)
碳纖維布加固技術(shù)是利用碳素纖維布和專用結(jié)構(gòu)膠對建筑構(gòu)件進行加固處理，該技術(shù)采用的碳素纖維布強度是普通二級鋼的10倍左右。具有強度高、重量輕、耐腐蝕性和耐久性強等優(yōu)點。厚度僅為2mm左右，基本上不增加構(gòu)件截面，能保證碳素纖維布與原構(gòu)件共同工作。
1、碳纖維介紹
碳纖維根據(jù)原料及生產(chǎn)方式的不同，主要分為聚丙烯腈（PAN）基碳纖維及瀝青基碳纖維。碳纖維產(chǎn)品包括PAN基碳纖維（高強度型）及瀝青基碳纖維（高彈性型）。
2、環(huán)氧樹脂
不同類型的樹脂還可以保證其對砼具有良好的滲透作用，例如底涂樹脂；以及對碳纖維片與砼結(jié)構(gòu)的粘接作用，例如環(huán)氧粘結(jié)樹脂等。
（1）環(huán)氧樹脂簡介
僅僅依靠碳纖維片本身并不能充分發(fā)揮其強大的力學(xué)特性及優(yōu)越的耐久性能，只有通過環(huán)氧樹脂將碳纖維片粘附于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)表面并與之緊密地結(jié)合在一起形成整體共同工作，才能達到補強的目的。因此，環(huán)氧樹脂的性能是重要的關(guān)鍵之一。環(huán)氧樹脂因類型不同而有不同的性能，適應(yīng)于各個部位的不同要求。例如底涂樹脂對混凝土具有良好的滲透作用，能滲入到混凝土內(nèi)一定深度；粘貼碳纖維片的環(huán)氧樹脂易于"透"過碳纖維片，有很強的粘結(jié)力。依使用溫度的不同，樹脂還分為夏用及冬用類樹脂。我公司使用的各類樹脂規(guī)格及性能（包括底層涂料的規(guī)格及性能、環(huán)氧膩子的規(guī)格及性能、粘結(jié)樹脂的規(guī)格及性能等均有詳細(xì)表格資料、以備索?。?。
（2）物理性能
碳纖維片工法中使用了底涂、膩子、浸滲粘著樹脂等三種環(huán)氧樹脂。上述三種環(huán)氧樹脂的使用目的各不相同，其物性標(biāo)準(zhǔn)也不相同。
①底涂：粘著強度
底涂必須確實具有把作用在混凝土表面上的荷載傳遞到碳纖維片上的力學(xué)性能。因此粘著強度成為制定其物性標(biāo)準(zhǔn)的重要依據(jù)。
②膩子：
壓縮強度·壓縮彈性率
膩子用于填充混凝土上的微小缺損部分。因此，要求必須具有與混凝土同等以上的壓縮強度。此外，還要求具有較高的壓縮彈性模量。根據(jù)以上理由，制定膩子的物性標(biāo)準(zhǔn)時主要根據(jù)其壓縮強度及壓縮彈性模量。剪切強度·粘著強度
膩子與底涂一樣必須具有把因荷載作用等在混凝土表面上發(fā)生的應(yīng)變確實傳遞到碳纖維片上的力學(xué)性能。因此剪切強度及粘著強度便成為制定其物性標(biāo)準(zhǔn)的重要依據(jù)。
③ 粘著樹脂：
張拉強度·彎曲強度
碳纖維片工法系通過向碳纖維片內(nèi)滲透浸滲粘著樹脂、通過固化形成CFRP。重要
的是固化后的CFRP的物性，而浸滲粘著樹脂本身的物性并非重要。但要想獲得良好的CFRP物性，浸滲粘著樹脂本身的物性確實也有影響。因此制定了最小限度的張拉強度及彎曲強度的物性標(biāo)準(zhǔn)。
剪切強度·粘著強度
浸滲粘著樹脂除滲透到碳纖維片內(nèi)、通過固化形成CFRP之外，還具有粘著劑的功能。與膩子、底涂同樣，必須具有把因載荷作用等在混凝土表面上發(fā)生的應(yīng)變確實傳遞到碳纖維片上的力學(xué)性能。因此剪切強度及粘著強度便成為制定其物性標(biāo)準(zhǔn)的重要依據(jù)。
相比之下，國產(chǎn)的樹脂材料目前缺乏配套產(chǎn)品，用途單一，且尚未制定出嚴(yán)格的物性標(biāo)準(zhǔn)。
2、碳纖維材料與其他加固材料對比
?。?）抗拉強度：碳纖維的抗拉強度約為鋼材的10倍。
（2）彈性模量：碳纖維復(fù)合材料的拉伸彈性模量高于鋼材，但芳綸和玻璃纖維復(fù)合材料的拉伸彈性模量則僅為鋼材的一半和四分之一。
（3） 疲勞強度：碳纖維和芳綸纖維復(fù)合材料的疲勞強度高于高強綱絲。金屬材料在交變應(yīng)力作用下，疲勞極限僅為靜荷強度的30%～40%。由于纖維與基體復(fù)合可緩和裂紋擴展，以及存在纖維內(nèi)力再分配的可能性，復(fù)合材料的疲勞極限較高，約為靜荷強度的70%～80%，并在破壞前有變形顯著的征兆。
?。?）重量：約為鋼材的五分之一。
?。?）與碳纖維板的比較：碳纖維片材可以粘貼在各種形狀的結(jié)構(gòu)表面，而板材更適用于規(guī)則構(gòu)件表面。此外，由于粘貼板材時底層樹脂的用量比片材多、厚度大，與混凝土界面的粘接強度不如片材。
3、材料性能
碳纖維片是以碳纖維為組分，以樹脂為基體，通過一定的成型方法形成的單向排列的碳纖維的復(fù)合片材。它具有極其優(yōu)越的品質(zhì)：材料質(zhì)輕高強，碳纖維片的抗拉強度比同截面鋼材高7~10倍，用環(huán)氧樹脂將它與結(jié)構(gòu)物粘貼后形成一體，能可靠地與鋼筋混凝土共同工作，獲得優(yōu)異的補強效果，而結(jié)構(gòu)物自重的增加幾乎可以忽略；其抗疲勞強度高，耐久性能好，耐磨損、抗老化等。注：設(shè)計厚度是按照碳纖維斷面積推算出的厚度，施工時用的片材含有集束用的預(yù)浸樹脂、玻璃纖維網(wǎng)和襯紙，其厚度與設(shè)計厚度不同。
4、工具簡介
（1）基底處理工具：
① 磨機：用于混凝土表面的打磨用
② 鏨子：用于剔鑿混凝土表面松散部位的混凝土殘渣
③ 鋼絲刷：用于清除混凝土表面的不潔污漬
（2） 粘貼碳纖維：
① 調(diào)料容器：用于調(diào)和環(huán)氧樹脂用
② 衡器：用于稱量材料各組分的重量
③ 攪拌器：用于攪拌混合樹脂材料用
④ 刮板：用于修補凹凸不平及粘貼碳纖維撫平用
⑤ 滾筒刷：用于涂刷樹脂用
⑥ 羅拉：用于碳纖維的脫泡和壓緊用
（3） 檢測類工具：
① 靠尺：用于檢查混凝土表面平整度
② 塞尺：與靠尺配合使用
③ 溫濕度計：用于測量大氣溫度、濕度用
④ 小鼓錘：用于檢查空鼓用 ⑤ 卷尺與鋼板尺
（4） 修補類工具
①注膠器：用于向空鼓內(nèi)注入粘結(jié)樹脂
② 割刀：用于割開空鼓處碳纖維片以便注入粘結(jié)樹脂
（5） 勞保類用品
① 工作服、工作帽
② 防護眼睛
③ 防塵口罩
④ 安全帽
⑤ 膠手套
結(jié)構(gòu)粘鋼加固
粘貼鋼板加固法，是指用膠黏劑將鋼板粘貼在構(gòu)件外部的一種加固方法。該法在建筑，橋梁等工程的加固、補強、修復(fù)中的應(yīng)用較為廣泛。
結(jié)構(gòu)粘鋼加固方法，與其他的加固方法比較，有許多獨特的優(yōu)點和先進性，主要有：
1、堅固耐用：經(jīng)過多年來的工程實踐，已經(jīng)證明完全能保證加固工程的質(zhì)量，結(jié)構(gòu)的強度和剛度都能滿足設(shè)計的要求。施工工藝精巧，質(zhì)量優(yōu)秀，工程合格率為100%。膠粘劑30年老化試驗?zāi)途眯阅軡M足要求。粘鋼加固后的結(jié)構(gòu)試驗，也證明強度和剛度的設(shè)計方法是正確的和可靠的。
2、施工快速：在保證粘鋼加固結(jié)構(gòu)質(zhì)量的前提下，快速完成施工任務(wù)，并能根據(jù)業(yè)務(wù)要求，在不停產(chǎn)不影響使用的情況下完成施工，受到用戶的普遍贊揚。
3、簡潔輕巧：與其它加固方法比較，粘鋼加固的施工，干凈利落，比較簡便，現(xiàn)場無濕作業(yè)。完成加固后的結(jié)構(gòu)外觀不改變，比較輕巧，鋼板薄，結(jié)構(gòu)自重增加極微，不會導(dǎo)致建筑物內(nèi)其他構(gòu)件的連鎖加固。
4、靈活多樣：粘鋼加固法的適應(yīng)性很強，能夠解決生產(chǎn)上和生活上各種有關(guān)問題。粘貼鋼板的方案多種多樣，靈活巧妙。還可粘貼型鋼、加固鋼結(jié)構(gòu)及磚砌體結(jié)構(gòu)等。
5、經(jīng)濟合理：由于施工快，避免或減少工廠停產(chǎn)時間，節(jié)約加固材料，與其它加固方法比較，粘鋼加固的費用大為節(jié)省，經(jīng)濟效益很高。
結(jié)構(gòu)粘剛加固的使用情況：
（1）鋼筋焊接點斷裂加固
（2）施工中漏放鋼筋加固
（3）混凝土標(biāo)號達不到，提高結(jié)構(gòu)強度加固
（4）加層抗震加固
（5）陽臺根部斷裂加固
（6）牛腿接點加固
（7）懸掛式吊車梁提高荷載加固
（8）樓面荷載集中力加固
（9）火災(zāi)后梁柱砼燒壞加固
（10）混凝土柱子牛腿斷裂加固
（11）橋式吊車梁加固
（12）薄腹梁斷裂加固
（13）爆炸沖擊波破壞梁體加固
（14）提高樓面荷載加固
（15）屋架梁下弦腐蝕嚴(yán)重露筋加固
（16）斷梁加固
（17）截柱加固
（18）減震加固
（19）梁柱受化學(xué)腐蝕的粘鋼加固
（20）舊房改造綜合加固
（21）生命線建筑物抗震加固
（22）剪力墻開1.6M以下的圓洞加固，開1M X 2M以下的門洞加固
（23）橋梁斷裂、舊橋維修加固
?。?4）提高柱子承載力解決柱子軸壓比超標(biāo)加固
化學(xué)植筋技術(shù)
（一）、化學(xué)植筋技術(shù)
植筋新技術(shù)是運用高強度的化學(xué)粘合劑，使鋼筋、螺桿等與混凝土產(chǎn)生握固力，從而達到預(yù)期效果。施工后產(chǎn)生高負(fù)荷承載力，不易產(chǎn)生移位、拔出，并且密著性能良好，無需作任何防水處理。由于其通過化學(xué)粘合固定，不但對基材不會產(chǎn)生膨脹破壞，而且對結(jié)構(gòu)有補強作用。施工簡便迅速，安全并符合環(huán)保要求，是建筑工程中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)變更、追加、加固的最有效的方法。
（二）、 使用范圍
1、各類建筑結(jié)構(gòu)增建、變更等預(yù)留鋼筋固定。
2、橫梁、柱頭、樓板、剪刀墻等加固預(yù)留鋼筋錨定。
3、各類剛結(jié)構(gòu)、機械設(shè)備、支架等的螺桿錨定。土結(jié)構(gòu)
（三）、 技術(shù)特點
1、高承載力（剪力、拉力）
2、對固定的基材不產(chǎn)生膨脹力，適宜邊距、間距小的部位
3、施工簡便、時間短
（四）、 植筋（化學(xué)錨栓）加固施工工藝流程
①鉆孔②清孔③注入錨固劑④植入鋼筋或螺桿⑤固化⑥完成
（五）、植筋技術(shù)數(shù)據(jù)
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注漿加固設(shè)計
（一）、 注漿加固設(shè)計
針對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物（構(gòu)造物）由于各種原因產(chǎn)生的各種裂縫，采用環(huán)氧樹脂類粘合劑及密封劑灌漿加固修補，在不影響生產(chǎn)運營的情況下可以達到預(yù)期的強度，延長結(jié)構(gòu)的適用壽命，施工快捷方面，不需要大型機械作業(yè)，加固效果安全可靠。
（二）、 注漿工法特點
1、采用慢速、低壓連續(xù)灌漿，可以確保樹脂注入裂縫細(xì)微部位
2、可以控制注入量，必要時可以補充灌漿料
3、可根據(jù)裂縫大小、注入狀況的需要，調(diào)整壓力
4、注入量和注入情形可以目視觀察
?。ㄈ?注漿工法適用的范圍
1、 混凝土建筑物裂縫的修補：大廈、公寓、倉庫
2、 各種設(shè)施：儲存、塔槽、煙囪等
3、 橋梁、鐵道的附屬構(gòu)件：橋墩、橋臺、橋面、絎架、隧道等
4、 港灣、河川設(shè)施：堤岸、便橋、攔沙壩、堰堤等
?。ㄋ模?注漿加固工法施工工藝流程
?、倩鶎犹幚恝诹芽p密封③安裝底座④密封劑養(yǎng)護⑤注入漿材⑥硬化養(yǎng)護⑦修正飾平⑧完成
改變受力體系加固法
改變受力體系加固法，既在梁的中間部位增設(shè)支點、托梁（架）或?qū)⒍嗫缤仓Я鹤優(yōu)檫B續(xù)梁等方法。改變結(jié)構(gòu)的受力體系，能大幅度地降低計算彎矩，提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力，達到加強原結(jié)構(gòu)的目的。按增設(shè)支點的支撐剛度的不同，分為剛性支點和彈性支點兩種。按支撐的受力情況分預(yù)應(yīng)力支撐和非預(yù)應(yīng)力支撐。
（一）、剛性支點
所謂剛性支點，就是指新增設(shè)的支撐件剛度很大，以致被加固結(jié)構(gòu)構(gòu)件的新支點在外荷載作用下沒有豎向位移或位移很小可忽略。工程中常見的集中支撐體系，這些桿件受軸向力作用，在后記上荷載作用下，新支點的變位很小，可以作為剛性支點考慮。
（二）、彈性支點
所謂彈性支點，是指所增設(shè)的支桿或托架相對剛度不大，在外荷載作用下，新支點的位移相對于原結(jié)構(gòu)支座較大。當(dāng)采用受彎構(gòu)件作為支撐件或支撐件的剛度較小，軸向變形叫大時，支撐點的位移不能忽略，應(yīng)按彈性支點計算。工程中長作為彈性支點計算的加固件。
（三）、預(yù)應(yīng)力撐桿（支柱）
預(yù)應(yīng)力撐桿（支柱），是指在施工時，對支撐桿件施加預(yù)壓應(yīng)力，使之對被加固結(jié)構(gòu)構(gòu)件施加預(yù)頂力。它不僅可保證支撐件良好地參加工作，而且可調(diào)節(jié)被加固結(jié)構(gòu)構(gòu)件的內(nèi)力。預(yù)定理頂力對被加固構(gòu)件的內(nèi)力有較大的影響，梁中彎矩隨預(yù)應(yīng)力的增大而減小，預(yù)頂力越大，跨中彎矩減少得越多，增設(shè)支點的“卸載”作用也就越大。若預(yù)頂力過大，原梁可能出現(xiàn)負(fù)彎矩。因此，對預(yù)頂力的大小應(yīng)加以控制。加固規(guī)范規(guī)定，預(yù)應(yīng)力的大小以支點上表面不出現(xiàn)裂縫和不需增設(shè)附加鋼筋為宜。
在撐桿中施加預(yù)應(yīng)力的方法有以下兩種：
（1）.縱向壓縮法
采用預(yù)制型鋼支撐或鋼筋混凝土支柱時，使其預(yù)制長度略小于實際長度，并在支柱下部預(yù)留一孔洞。加固施工時，先將小托梁穿入預(yù)留孔內(nèi)，然后用兩只千斤頂頂升小托梁，當(dāng)頂升力達到要求后，在支柱底部嵌入鋼板，拆去千斤頂及小拖梁，澆混凝土加以保護?？v向壓縮的另一種方法，是采用直接在支柱的底部及基礎(chǔ)頂面嵌入鋼，以產(chǎn)生預(yù)頂力。
（2）.橫向校直法
用型鋼做支柱時，可采用橫向交織法產(chǎn)生預(yù)頂力。做法是使鋼支柱的制作長度稍大于安裝尺寸，并使其對稱地向外彎曲（折）。安裝時，先固定支柱的兩端，然后用螺栓裝置將支柱校直。支柱彎曲（折）變直，受到壓縮而產(chǎn)生預(yù)頂力。預(yù)頂力值由初始彎曲值控制。
在對被加固梁進行內(nèi)力分析時，可以把預(yù)頂力作為作用在加固梁上的外力來考慮。
（四）、多跨簡支梁的連續(xù)化
簡支梁在房屋建筑和橋梁工程中有廣泛的應(yīng)用。多跨簡支梁的支座處加負(fù)彎矩筋，使其可以承受彎矩。這樣，簡支梁體系變?yōu)檫B續(xù)梁體系，減小了原梁的跨中彎矩，提高了受荷等級。簡支梁連續(xù)化的加固方法如下：
1）在鋪設(shè)鋼筋的位置，鑿出鋼筋槽（深20mm、寬50mm）；
2）清洗鋼筋槽，并用丙酮將混凝土表面擦拭干凈；
3）在槽內(nèi)鋪10mm厚的環(huán)養(yǎng)砂，放入加配的鋼筋；
4）對鋼筋施加1.5～2.0kN/m的壓力，3d后即可使用。
增補受拉鋼筋加固法
增補受拉鋼筋加固法，是指在梁的受力較大區(qū)段補加受拉鋼筋（或型鋼），以提高梁承載能力的加固方法。增補鋼筋與原梁之間的連接方法有全焊接法、半焊接法和黏結(jié)法3種；增補型鋼與原梁的連接方法有濕式外包法和干式外包法兩種。
（一）、全焊接發(fā)
全焊接法是增補鋼筋直接焊接在梁的原筋上，以后不在補澆混凝土做黏層保護。即增補筋是在裸露情況下，依靠焊接參與原梁的工作。增補筋之所以能錨固與梁中原筋上完成承載功能，是由于梁中原梁的應(yīng)力是不均勻的有寫區(qū)段、部位（如簡支梁的端部、連續(xù)梁的反彎點附近）原筋的應(yīng)力較小。這些部位的原筋強度沒有被充分利用，尚有潛力可挖。若把增補鋼筋的端頭焊接在上述區(qū)段內(nèi)，則原筋對增補筋即可起到錨固作用。
（二）、半焊接法
半焊接法是指將增補筋焊接在梁中原筋上后，再補澆或噴射一層細(xì)石混凝土進行黏結(jié)和保護。這樣增補筋即手焊點錨固，有手混凝土黏結(jié)力的固結(jié)，使增補筋的受力特征與原筋相近，受力較為可靠。
（三）、黏結(jié)法
黏結(jié)法是增補筋完全依靠后澆混凝土的黏結(jié)力傳遞，來參與原梁的工作。
黏結(jié)法施工工藝如下：
1）.將需增補鋼筋區(qū)段的構(gòu)件表面鑿毛，使凹凸不平度大于6mm；
2）.每隔500mm鑿一剪力鍵，并加配U形箍筋焊接在原筋上或用環(huán)氧樹脂錨固與原混凝土中；
3）.將增補縱筋穿入U形箍筋并予以綁扎，最后涂刷環(huán)氧膠黏劑和噴射混凝土。
（四）、濕式外包鋼
濕式外包鋼加固法，是一種用乳膠水泥砂漿或環(huán)氧樹脂水泥砂漿把角鋼黏貼在原梁下邊角部，并用U形螺栓套箍加強，再噴射水泥砂漿保護的加固方法。當(dāng)被加固梁為樓面梁時，應(yīng)在樓板U形螺栓相應(yīng)位置處鑿一個方式（或長方形）凹坑，以使墊板和螺帽置與屋面構(gòu)造層上，這樣不會影響防水層，而且施工也比較方便。
（五）、干式外包鋼
用型鋼對梁進行加固時，當(dāng)型鋼與原梁間無任何膠黏劑，或雖填塞水泥砂漿，但不能確保剪力在結(jié)合面上的有效傳遞，這種加固屬于.干式外包鋼連接。
施加預(yù)應(yīng)力加固法
用預(yù)應(yīng)力鋼筋對梁、板進行加固的方法，稱為預(yù)應(yīng)力加固法。這種方法具有施工簡便和不影響結(jié)構(gòu)使用空間等缺點。用預(yù)應(yīng)力鋼筋加固、板的基本工藝是：在需要加固的受拉區(qū)段外面補加預(yù)應(yīng)力筋，對鋼筋進行張拉，并將其錨固在梁、板的端部。
（一）、預(yù)應(yīng)力筋的張拉
預(yù)應(yīng)力筋通常裸置于梁體之外，所以預(yù)應(yīng)力筋的張拉也是在梁體外進行的。
張拉的方法有以下3種。
（1）千斤頂張拉法
千斤頂張拉法是使用千斤頂在預(yù)應(yīng)力筋的端部進行張拉并錨固的方法。
（2）橫向收緊法
橫向收緊法，即在加固筋兩端被錨固的情況下，利用簡易工具使鋼筋由直變彎產(chǎn)生拉伸應(yīng)變，從而在加固筋中建立預(yù)應(yīng)力。
（3）豎向張拉法
