《碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》
本規(guī)程包括總則、術(shù)語及符號、材料、加固設(shè)計計算方法和構(gòu)造要求、施工、檢驗與驗收以及附錄等內(nèi)容.在本規(guī)程編制過程中,編制組總結(jié)了近年來國內(nèi)務(wù)高校和科研單位的研究成果及各設(shè)計和施工單位采用碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)的實踐經(jīng)驗,并參考了國外有關(guān)設(shè)計指南以及相關(guān)研究資料和文獻(xiàn),進(jìn)行了大量的試算和調(diào)研,于2000年11月完成了本規(guī)程的征求意見稿。
經(jīng)廣泛征求意見,收到有關(guān)專家的書面意見和建議22份及大量的口頭意見和建議.規(guī)程編制組經(jīng)過反復(fù)討論、研究,根據(jù)專家的意見進(jìn)行了必要的補充和修改,于2001年 3月形成了送審稿。
2001年4月7日在北京通過了由全國建筑物鑒定與加固標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)委員會組織的專家審查.根據(jù)審查委員會提出的審查意見(見附件),規(guī)程編制組對送審稿進(jìn)行了進(jìn)一步的完善和補充,現(xiàn)提交上級主管部門批準(zhǔn)。
《碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》編制組 2001年4月
主編單位:國家工業(yè)建筑診斷與改造工程技術(shù)研究中心(冶金工業(yè)部建筑研究總院)
副主編單位:四川省建筑科學(xué)研究院
參編單位:清華大學(xué)、中國電子工程設(shè)計院、中國建筑科學(xué)研究院、同濟(jì)大學(xué)、武漢鋼鐵(集團(tuán))公司、西安建筑科技大學(xué)、武漢大學(xué)東南大學(xué)、江蘇省建筑科學(xué)研究院、上海加固建筑材料有限公司
主要起草人:岳清瑞 葉列平 羅苓隆 陳小兵 李 榮 婁 宇 胡孔國 陳 瑜 顏子涵 陳義軍 張 譽 張小冬 馬永欣 高作平 張繼文 張 軻 毛星明 沈 琨 顧瑞南 楊勇新 涂慶勝
1 總則
1.0.1 為使采用碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)做到技術(shù)先進(jìn)、安全適用、經(jīng)濟(jì)合理、確保質(zhì)量,特制定本規(guī)程。
1.0.2 本規(guī)程適用于房屋和一般構(gòu)筑物的混凝土結(jié)構(gòu)加固修復(fù)設(shè)計、施工和驗收;鐵路工程、公路工程、港口工程和水利水電等工程混凝土結(jié)構(gòu)的加固修復(fù)及砌體結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)加固修復(fù)中的共性技術(shù)問題,可參照本規(guī)程的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。
1.0.3 采用粘貼碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計、施工及驗收,除應(yīng)符合本規(guī)程的規(guī)定外,尚應(yīng)遵守國家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的規(guī)定。
1.0.4 采用粘貼碳纖維片材加固修復(fù)的混凝土結(jié)構(gòu),長期使用環(huán)境溫度不應(yīng)高于60℃.對處于特殊環(huán)境(腐蝕、放射、高溫等)下的混凝土結(jié)構(gòu)采用碳纖維片材進(jìn)行加固修復(fù)時,還應(yīng)遵守相應(yīng)的國家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的規(guī)定,并應(yīng)采取相應(yīng)的防護(hù)措施。
1.0.5 采用碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)前,應(yīng)按照國家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范對原有結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測鑒定或評估。
1.0.6 采用粘貼碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)時,應(yīng)由對該加固修復(fù)方法有經(jīng)驗的設(shè)計人員進(jìn)行設(shè)計,并應(yīng)由專業(yè)施工隊伍進(jìn)行施工。
2.1術(shù)語
2.1.1 碳纖維片材 ( Carbon Fiber Reinforced Polymer Laminate)碳纖維布和碳纖維板的總稱。
2.1.2 碳纖維布 (Carbon Fiber Sheet)碳纖維布為連續(xù)碳纖維單向或多向排列、未經(jīng)樹脂浸漬的布狀碳纖維制品。
2.1.3 碳纖維板 (Carbon Fiber Plate)碳纖維板為連續(xù)碳纖維單向或多向排列、并經(jīng)樹脂浸潰固化的板狀碳纖維制品。
2.1.4 底層樹脂 (Primer)用于基底處理的樹脂。
2.1.5 找平材料 (Putty Fillers)用于對加固構(gòu)件表面進(jìn)行找干處理的材料。
2.1.6 漫潰樹脂 ( Saturating Resin)用于粘貼井浸透碳纖維布的樹脂。
2.1.7 粘結(jié)樹脂 (Adhesives) 用于粘貼碳纖維板的樹脂。
3 材 料
3.1 材料種類及一般要求
3.1.1 采用粘貼碳纖維片材對混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固修復(fù)時,應(yīng)使用碳纖維片材、配套樹脂類粘結(jié)材料及表面防護(hù)材料.
3.1.2 加固修復(fù)用材料應(yīng)具有產(chǎn)品合格證和質(zhì)檢部門的產(chǎn)品性能檢測報告:碳纖維片材及配套樹脂類粘結(jié)材料應(yīng)具有符合本規(guī)程第3.3節(jié)規(guī)定的物理力學(xué)性能指標(biāo):配套樹脂類粘結(jié)材料還應(yīng)提供耐久性能指標(biāo)及施工和使用環(huán)境要求。
3.1.3 混凝上、鋼筋及其它材料的有關(guān)設(shè)計指標(biāo)應(yīng)按國家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范采用。
3.1.4 本規(guī)程所列碳纖維片材的性能指標(biāo)是對單向碳纖維片材的要求,雙向或多向碳纖維片材的指標(biāo)要求可以參照執(zhí)行。
3.2 碳纖維片材
3.2.1 碳纖維布的抗拉強度應(yīng)按纖維的凈截面積計算,凈截面積取碳纖維布的計算厚度乘以寬度,碳纖維布的計算厚度為碳纖維布的單位面積質(zhì)量除以碳纖維密度;坦纖維板的性能指標(biāo)應(yīng)按板的截面(含樹脂)面積計算,截面(含樹脂)面積取實測厚度乘以寬度。
3.2.2 碳纖維片材的主要力學(xué)性能指標(biāo)要求
性能 |
碳纖維布 |
碳纖維板 |
抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值fcfk |
≥3000MPa |
≥2000MPa |
彈性模量Ecf |
≥2.1×105MPa |
≥1.4×105MPa |
伸長率 |
≥1.4% |
≥1.4% |
3.2.3 碳纖維片材的主要力學(xué)性能只要參照GB/T 3354-1999《定向纖維增強塑料拉伸性能試驗方法》測定。
3.2.4 單層纖維布單位面積碳纖維質(zhì)量不宜低于150g/m2;不宜高于450g/m2,在施工質(zhì)量有可靠保證時,單層碳纖維布單位面積碳纖維質(zhì)量可提高到600g/m2。
3.2.5 碳纖維板的厚度不宜大于2.0mm,寬度不宜大于200mm,纖維體積不宜小于60%。
3.3 配套樹脂類粘結(jié)材料
3.3.1 采用探險為片材對混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固修復(fù)時,應(yīng)采用配套底層樹脂、找平材料、浸漬樹脂和粘結(jié)樹脂。
3.2.2 配套樹脂類粘結(jié)材料的主要性能指標(biāo)應(yīng)滿足下列表中的要求:
表3.3.2-1 底層樹脂性能指標(biāo)
性 能 |
性能指標(biāo)要求 |
試驗方法 |
正拉粘結(jié)強度 |
≥2.5MPa且不小于被加固混凝土抗拉強度的標(biāo)準(zhǔn)值ftk |
附錄A |
表3.3.2-2 找平材料性能指標(biāo)
性 能 |
性能指標(biāo)要求 |
試驗方法 |
正拉粘結(jié)強度 |
≥2.5MPa且不小于被加固混凝土抗拉強度的標(biāo)準(zhǔn)值ftk |
附錄A |
表3.3.2-3 浸漬樹脂和粘結(jié)樹脂性能指標(biāo)
性 能 |
性能指標(biāo)要求 |
試驗方法 |
拉伸剪切強度 |
≥10MPa |
GB 7124-86 |
拉伸強度 |
≥30MPa |
|
壓縮強度 |
≥70MPa |
GB/T 2569-1995 |
彎曲強度 |
≥40MPa |
GB/T 2570-1995 |
正拉粘結(jié)強度 |
≥2.5MPa且不小于被加固混凝土抗拉強度的標(biāo)準(zhǔn)值ftk |
附錄A |
彈性模量 |
≥1500MPa |
GB/T 2568-1995 |
伸長率 |
≥1.5% |
GB/T 2568-1995 |
3.3.3 配套樹脂類粘結(jié)材料應(yīng)按附錄A進(jìn)行粘結(jié)性能實驗,要求正拉粘結(jié)強度不小于2.5MPa,且不小于被加固混凝土抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值ftk。配套樹脂類粘結(jié)材料應(yīng)參照GB/T14522-93《機械工業(yè)產(chǎn)品用塑料、涂料、橡膠材料人工氣候加速實驗方法》規(guī)定的環(huán)境條件進(jìn)行耐久性檢驗,經(jīng)2000小時的加速老化后,按附錄A進(jìn)行正拉粘結(jié)強度試驗,要求粘結(jié)強度不明顯降低。
3.4 表面防護(hù)材料
3.4.1 對已加固修復(fù)完的結(jié)構(gòu)表面應(yīng)進(jìn)行防護(hù)處理,表面防護(hù)材料應(yīng)與浸漬樹脂或粘結(jié)樹脂可靠粘結(jié)。
3.4.2 選用的防火材料及其處理方法應(yīng)使加固后建筑物達(dá)到要求的防火等級。
3.4.3 當(dāng)被加固結(jié)構(gòu)處于其它特殊環(huán)境時,應(yīng)根據(jù)具體情況選擇有效的防護(hù)材料。
4.1.1 粘貼碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)由熱悉該技術(shù)施工工藝的專業(yè)施]完成,井應(yīng)有加固修復(fù)方案和施工技術(shù)措施。
4.1.2 施工必須遵循下列工序進(jìn)行:
(1) 施工準(zhǔn)備;
(2) 混凝土表面處理;
(3) 配制并涂刷底層樹脂;
(4) 配制找平材料并對不平整處修復(fù)處;
(5) 配制并涂刷浸漬樹脂或粘貼樹脂;
(6) 粘貼碳纖維片材;
(7) 表面防護(hù)。
4.1.3 施工宜在5℃以上環(huán)境溫度條件下進(jìn)行,并應(yīng)符合配套樹脂的施工使用溫度環(huán)境溫度低于5℃時,應(yīng)使用適用于低溫環(huán)境的配套樹脂或采用升溫處理措施。
4.1.4 施工時應(yīng)考慮環(huán)境濕度對樹脂固化的不利影響。
4.1.5 在表面處理和粘貼碳纖維片材前,應(yīng)按加固設(shè)計部位放線定位。
4.1.6 樹脂配制時應(yīng)按產(chǎn)品使用說明中規(guī)定的配比稱量置于容20中,用攪拌器均勻攪拌至色澤均勻。攪拌用容器內(nèi)及攪拌器上不得有油污及雜質(zhì).應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實際環(huán)境溫度決定樹脂的每次拌合量,并按使用要求嚴(yán)格控制使用時間。
4.2 施工準(zhǔn)備
4.2.1 應(yīng)認(rèn)真閱讀設(shè)計施工圖。
4.2.2 應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場和被加固構(gòu)件混凝土的實際狀況,擬定施工方案和施工計劃。
4.2.3 應(yīng)對所使用的碳纖維片材、配套樹脂、機具等作好施工前的準(zhǔn)備工作。
4.3 表面處理
4.3.1 應(yīng)清除被加固構(gòu)件表面的剝落、疏松、蜂窩、腐蝕等劣化混凝土,露出混凝土結(jié)構(gòu)層,并用修復(fù)材料將表面修復(fù)平整。
4.3.2 應(yīng)按設(shè)計要求對裂縫進(jìn)行灌縫或封閉處理。
4.3.3 被粘貼混凝土表面應(yīng)打窘平整,除去表層浮漿、油污等雜質(zhì),直至完全露出混凝土結(jié)構(gòu)新面.轉(zhuǎn)角粘貼處要進(jìn)行導(dǎo)角處理井打磨成圓弧狀,圓弧半徑不應(yīng)小于20mm。
4.3.4 混凝土表面應(yīng)清理干凈并保持干燥。
4.4 涂刷底層樹脂
4.4.1 應(yīng)按產(chǎn)品供應(yīng)商提供的工藝規(guī)定配制底層樹脂。
4.4.2 應(yīng)用滾筒刷將底層樹脂均勻涂抹于混凝土表面。應(yīng)在樹脂表面指觸于燥后立即進(jìn)行下一步工序施工。
4.5 找平處理
4.5.1 應(yīng)技產(chǎn)品供應(yīng)商提供的工藝規(guī)定配制找平材料。
4.5 2 應(yīng)對混凝土表面凹陷部位用找干材料填補平整,且不應(yīng)有楞角。
4.5.3 轉(zhuǎn)角處應(yīng)用找平材料修復(fù)為光滑的圓弧,半徑應(yīng)不小于20mm。
4.5.4 應(yīng)在找平材料表面指觸干燥后立即進(jìn)行下一步工序施工。
4.6 粘貼碳纖維片材
4.6.1 粘貼碳纖維布應(yīng)符合下列要求:
(1) 按設(shè)計要求的尺寸裁剪碳纖維布;
(2) 應(yīng)按產(chǎn)品供應(yīng)商提供的工藝規(guī)定配制漫漬樹脂并均勻涂抹于所要粘貼的部位;
(3) 用專用的滾筒順纖維方向多次滾壓,擠除氣泡,使浸漬樹脂充分浸透碳纖維布.滾壓時不得損傷碳纖維布;
(4) 多層粘貼重復(fù)上述步驟,應(yīng)在纖維表面浸漬樹脂指觸干燥后立即進(jìn)行下一層的粘貼;
(5) 在最后一層碳纖維布的表面均勻涂抹浸漬樹脂。
4.6.2 應(yīng)按下列步驟粘貼碳纖維板:
(1) 應(yīng)按設(shè)計要求的尺寸裁剪碳纖維板,按產(chǎn)品供應(yīng)商提供的工藝規(guī)定配制粘結(jié)樹脂;
(2) 將碳纖維板表面擦拭干凈至無粉塵。如需粘貼兩層時,對底層碳纖維板兩面均應(yīng)擦拭干凈;
(3) 擦拭干凈的碳纖維板應(yīng)立即涂刷粘結(jié)樹脂,膠層應(yīng)呈突起狀,平均厚度不小于2mm;
(4) 將涂有粘結(jié)樹脂的碳纖維板用手輕壓貼于需粘貼的位置。用橡皮滾筒順纖維方向均勻平穩(wěn)壓實,使樹脂從兩邊溢出,保證密實無空洞.當(dāng)平行粘貼多條碳纖維板時,兩板之間空隙應(yīng)不小于5mm;
(5) 需粘貼兩層碳纖維板時,應(yīng)連續(xù)粘貼。如不能立即粘貼,再開始粘貼前應(yīng)對底層碳纖維板重新做好清潔工作。
4.7 表面防護(hù)
4.7.1 當(dāng)需要做表面防護(hù)時,應(yīng)按有關(guān)規(guī)范的規(guī)定處理,并保證防護(hù)材料與碳纖維片材之間有可靠的粘結(jié)。
4.8 施工安全及注意事項
4.8.1 碳纖維片材為導(dǎo)電材料,施工碳纖維片材時應(yīng)遠(yuǎn)離電氣設(shè)備及電源,或采取可靠的防護(hù)措施。
4.8.2 施工過程中應(yīng)避免碳纖維片材的彎折。
4.8.3 碳纖維片材配套樹脂的原料應(yīng)密封儲存,遠(yuǎn)離火源,避免陽光直接照射。
4.8.4 樹脂的配制和使用場所,應(yīng)保持通風(fēng)良好。
4.8.5 現(xiàn)場施工人員應(yīng)采取相應(yīng)的勞動保護(hù)措施。
5 檢驗與驗收
5.0.1 在開始施工之前,應(yīng)確認(rèn)碳纖維片材及配套樹脂類粘結(jié)材料的產(chǎn)品合格證,產(chǎn)品質(zhì)量出廠檢驗報告,各項性能指標(biāo)應(yīng)符合本規(guī)程第3.1節(jié)、第3.2節(jié)、第3.3節(jié)規(guī)定的要求。
5.0.2 采用碳纖維片材及配套樹脂類粘結(jié)材料對混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固修復(fù)時,應(yīng)嚴(yán)格按本規(guī)程第5章有關(guān)條款進(jìn)行各工序隱蔽工程檢驗與驗收。如施工質(zhì)量不能滿足本規(guī)程第5章有關(guān)條款要求時,應(yīng)立即采取補救措施或返工。
5.0.3 碳纖維片材實際粘貼面積應(yīng)不少于設(shè)計量,位置偏差應(yīng)不大于l0mm。
5.0.4 碳纖維片材與混凝土之間的粘結(jié)質(zhì)量可用小錘輕輕敲擊或手壓碳纖維片材表面的方法來檢查,總有效粘結(jié)面積不應(yīng)低于95%.當(dāng)碳纖維布的空鼓面積小于10,000mm2時,可采用針管注膠的方式進(jìn)行補救.空鼓面積大于10,000mm2時,宜將空鼓處的碳纖維片材切除,重新搭接貼上等量的碳纖維片材,搭接長度應(yīng)不小于l00m。
5.0.5 必要時應(yīng)按附錄月方法對施工質(zhì)量進(jìn)行現(xiàn)場檢驗。
5.0.6 必要時可對碳纖維片材和配套樹脂類粘結(jié)材料進(jìn)行現(xiàn)場取樣檢驗。
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