《碳纖維片材加固修復混凝土結(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)務高校和科研單位的研究成果及各設計和施工單位采用碳纖維片材加固修復混凝土結(jié)構(gòu)的實踐經(jīng)驗,并參考了國外有關設計指南以及相關研究資料和文獻,進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)過反復討論、研究,根據(jù)專家的意見進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準技術(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行了進一步的完善和補充,現(xiàn)提交上級主管部門批準。
《碳纖維片材加固修復混凝土結(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:四川省建筑科學研究院
參編單位:清華大學、中國電子工程設計院、中國建筑科學研究院、同濟大學、武漢鋼鐵(集團)公司、西安建筑科技大學、武漢大學東南大學、江蘇省建筑科學研究院、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混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)做到技術(shù)先進、安全適用、經(jīng)濟合理、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)加固修復設計、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)的加固修復及砌體結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)加固修復中的共性技術(shù)問題,可參照本規(guī)程的有關規(guī)定執(zhí)行。
1.0.3 采用粘貼碳纖維片材加固修復混凝土結(jié)構(gòu)的設計、施工及驗收,除應符合本規(guī)程的規(guī)定外,尚應遵守國家現(xiàn)行有關標準和規(guī)范的規(guī)定。
1.0.4 采用粘貼碳纖維片材加固修復的混凝土結(jié)構(gòu),長期使用環(huán)境溫度不應高于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)采用碳纖維片材進行加固修復時,還應遵守相應的國家現(xiàn)行有關標準和規(guī)范的規(guī)定,并應采取相應的防護措施。
1.0.5 采用碳纖維片材加固修復混凝土結(jié)構(gòu)前,應按照國家現(xiàn)行有關標準和規(guī)范對原有結(jié)構(gòu)進行檢測鑒定或評估。
1.0.6 采用粘貼碳纖維片材加固修復混凝土結(jié)構(gòu)時,應由對該加固修復方法有經(jīng)驗的設計人員進行設計,并應由專業(yè)施工隊伍進行施工。
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)進行加固修復時,應使用碳纖維片材、配套樹脂類粘結(jié)材料及表面防護材料.
3.1.2 加固修復用材料應具有產(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)材料應具有符合本規(guī)程第3.3節(jié)規(guī)定的物理力學性能指標:配套樹脂類粘結(jié)材料還應提供耐久性能指標及施工和使用環(huán)境要求。
3.1.3 混凝上、鋼筋及其它材料的有關設計指標應按國家現(xiàn)行有關標準和規(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應按板的截面(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性能指標要求
性能 |
碳纖維布 |
碳纖維板 |
抗拉強度標準值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)進行加固修復時,應采用配套底層樹脂、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應滿足下列表中的要求:
表3.3.2-1 底層樹脂性能指標
性 能 |
性能指標要求 |
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準值ftk |
附錄A |
表3.3.2-2 找平材料性能指標
性 能 |
性能指標要求 |
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準值ftk |
附錄A |
表3.3.2-3 浸漬樹脂和粘結(jié)樹脂性能指標
性 能 |
性能指標要求 |
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準值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)材料應按附錄A進行粘結(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準值ftk。配套樹脂類粘結(jié)材料應參照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)境條件進行耐久性檢驗,經(jīng)2000小時的加速老化后,按附錄A進行正拉粘結(jié)強度試驗,要求粘結(jié)強度不明顯降低。
3.4 表面防護材料
3.4.1 對已加固修復完的結(jié)構(gòu)表面應進行防護處理,表面防護材料應與浸漬樹脂或粘結(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使加固后建筑物達到要求的防火等級。
3.4.3 當被加固結(jié)構(gòu)處于其它特殊環(huán)境時,應根據(jù)具體情況選擇有效的防護材料。
4.1.1 粘貼碳纖維片材加固修復混凝土結(jié)構(gòu)應由熱悉該技術(shù)施工工藝的專業(yè)施]完成,井應有加固修復方案和施工技術(shù)措施。
4.1.2 施工必須遵循下列工序進行:
(1) 施工準備;
(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。
4.1.3 施工宜在5℃以上環(huán)境溫度條件下進行,并應符合配套樹脂的施工使用溫度環(huán)境溫度低于5℃時,應使用適用于低溫環(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,應按加固設計部位放線定位。
4.1.6 樹脂配制時應按產(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,并按使用要求嚴格控制使用時間。
4.2 施工準備
4.2.1 應認真閱讀設計施工圖。
4.2.2 應根據(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 應對所使用的碳纖維片材、配套樹脂、機具等作好施工前的準備工作。
4.3 表面處理
4.3.1 應清除被加固構(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,并用修復材料將表面修復平整。
4.3.2 應按設計要求對裂縫進行灌縫或封閉處理。
4.3.3 被粘貼混凝土表面應打窘平整,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)角粘貼處要進行導角處理井打磨成圓弧狀,圓弧半徑不應小于20mm。
4.3.4 混凝土表面應清理干凈并保持干燥。
4.4 涂刷底層樹脂
4.4.1 應按產(chǎn)品供應商提供的工藝規(guī)定配制底層樹脂。
4.4.2 應用滾筒刷將底層樹脂均勻涂抹于混凝土表面。應在樹脂表面指觸于燥后立即進行下一步工序施工。
4.5 找平處理
4.5.1 應技產(chǎn)品供應商提供的工藝規(guī)定配制找平材料。
4.5 2 應對混凝土表面凹陷部位用找干材料填補平整,且不應有楞角。
4.5.3 轉(zhuǎn)角處應用找平材料修復為光滑的圓弧,半徑應不小于20mm。
4.5.4 應在找平材料表面指觸干燥后立即進行下一步工序施工。
4.6 粘貼碳纖維片材
4.6.1 粘貼碳纖維布應符合下列要求:
(1) 按設計要求的尺寸裁剪碳纖維布;
(2) 應按產(chǎn)品供應商提供的工藝規(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) 多層粘貼重復上述步驟,應在纖維表面浸漬樹脂指觸干燥后立即進行下一層的粘貼;
(5) 在最后一層碳纖維布的表面均勻涂抹浸漬樹脂。
4.6.2 應按下列步驟粘貼碳纖維板:
(1) 應按設計要求的尺寸裁剪碳纖維板,按產(chǎn)品供應商提供的工藝規(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擦拭干凈;
(3) 擦拭干凈的碳纖維板應立即涂刷粘結(jié)樹脂,膠層應呈突起狀,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.當平行粘貼多條碳纖維板時,兩板之間空隙應不小于5mm;
(5) 需粘貼兩層碳纖維板時,應連續(xù)粘貼。如不能立即粘貼,再開始粘貼前應對底層碳纖維板重新做好清潔工作。
4.7 表面防護
4.7.1 當需要做表面防護時,應按有關規(guī)范的規(guī)定處理,并保證防護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 碳纖維片材為導電材料,施工碳纖維片材時應遠離電氣設備及電源,或采取可靠的防護措施。
4.8.2 施工過程中應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密封儲存,遠離火源,避免陽光直接照射。
4.8.4 樹脂的配制和使用場所,應保持通風良好。
4.8.5 現(xiàn)場施工人員應采取相應的勞動保護措施。
5 檢驗與驗收
5.0.1 在開始施工之前,應確認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,各項性能指標應符合本規(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)進行加固修復時,應嚴格按本規(guī)程第5章有關條款進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章有關條款要求時,應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不少于設計量,位置偏差應不大于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)面積不應低于95%.當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,搭接長度應不小于l00m。
5.0.5 必要時應按附錄月方法對施工質(zhì)量進行現(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)材料進行現(xiàn)場取樣檢驗。
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