第一篇：碳纤维加固的应用
碳纤维加固技术在厂房加固中的应用
(本文由：上海鼎峰加固工程 整理)
摘要：综合加固工程实例论述碳纤维复合材料加固技术应用于场地较小、环境复杂条件下的加固方案、设计原理及施工过程，通过工程实例阐明碳纤维材料是一种适用面很广的加固修复材料，而且有良好的耐久性和耐腐蚀性。
关键词：碳纤维材料;复杂环境;混凝土结构;加固设计;施工方法
碳纤维加固材料是一种新兴的高强材料，最早应用于航空航天等高科技领域。近年来在土木工程领域中的研究与应用得到迅速发展，较之传统的结构加固方法，碳纤维加固技术是一种新型高效的加固修复材料，具有高强、高效、施工便捷、使用面广等优点。更主要的特点是耐腐蚀、截面尺寸小(即紧贴构件表面不占用空间)。碳纤维加固技术是利用改性环氧树脂类胶结材料将碳纤维片材粘贴于构件表面，从而达到结构补强及改善结构受力性能的目的。此项技术在美国、日本等发达国家已成熟运用，我国在20世纪90年代后期才开始碳纤维加固技术的研究与应用，近年来我们在许多方面进行过应用，应用效果非常理想，并已取得了一定的成果，且形成了系统的加固理论，现在中国工程建设标准化协会标准：《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》正式出台了，实际应用有章可依，为我们今后的大量使用创造了条件。
1 工程概况
包钢选矿厂再磨车间厂房始建于20世纪9o年代，为多层钢筋混凝土框架结构，主厂房四层，局部五层，建筑面积6 000 m2左右，加固部分结构平面见图1。使用及生产情况与设计相吻合，21303年厂方由于技术改造需要，拟在V21.860 m屋面框架梁上悬挂桥式电葫芦，原屋面梁经可靠性鉴定，现在结构承载能力不满足改造要求，故对v21.860 m屋面框架梁采用碳纤维进行加固，经过加固达到了2003年厂房在v21.860 m屋面框架上悬挂桥式电葫芦的技术改造需求
2 房屋的非破损检测及评定结论
2003年对拟改造加固部分的结构构件和框架梁采用超声—— 回弹综合法进行了框架混凝土梁现有强度的检测，同时对该部分构件和相关构件的外观质量和开裂破损情况进行了全面检测。检测结果：通过对该厂房的全面检查发现，厂房内框架梁有明显斜裂缝，除此以外混凝土外观质量良好，表面平整光洁，棱角齐全，未见其它质量缺陷，D—E列3—7轴框架各主梁，混凝土检测结果均大于25 MPa，根据以上检测结果，对梁的抗弯、抗剪承载力进行计算，抗剪承载力不满足改造要求。
3 加固方案的选择
在加固方案的选择上考虑该厂房环境窄小，车间要求加固施工必须在不停产的情况下进行，而且必须保持生产环境清洁干净，上部绝对不能有粉尘及杂物掉落。经现场考查该厂房的楼层较高，在上面可搭吊架进行操作，只有选择所有加固操作在上面进行，才能保证在不停产的情况下进行，所以首选了碳纤维加固方案，这种方案使用材料较少，设备简单，没有湿作业，施工及防护搭载重量均可满足吊架的负荷要求。而且施工防护工作容易做到，能够满足厂房内正常的生产环境和干净清洁的要求。
5 施工工艺及构造要求 5.1 施工工序
(1)严格按规程要求作好施工准备;
(2)混凝土表面处理要彻底，必须按规程要求露出坚实的基层; (3)按材料使用要求配制并作涂刷底层树脂; (4)配制找平材料并对不平处修复处理; (5)配制并涂刷浸渍树脂或粘贴树脂; (6)粘贴碳纤维;
(7)未粘贴碳纤维的部位，粘贴完碳纤维后，刷两遍聚合物防水涂料对全梁进行耐久性处理。要注意养护，不能损伤碳纤维布及聚合物涂料层。 5.2 注意事项
(1)材料要经检验合格;
(2)表面处理要用混凝土角磨机、砂轮等工具将构件基层混凝土表面打磨平整，构件转角粘贴处要打磨成圆弧状，圆弧半径R≥20 mm，表面打磨后应用压力风机清除粉尘，并保持清洁干燥;
(3)涂刷底层树脂厚度均，不能漏刷或有流淌及气泡现象存在;
(4)粘贴碳纤维布时，不得损伤碳纤维布，要使粘结剂充分浸透粘贴碳纤维中，粘贴时要使其平整无气泡，粘贴碳纤维接头搭接长度为150 mm，各层粘贴碳纤维布之间的搭接位置要相互错开。
6 结束语
碳纤维加固技术对混凝土结构及构件的补强加固效果是十分理想的，在基本不增加构件截面尺寸及自重的前提下，该技术在施工工期、施工质量方面均能达到预期的目的，而且不受场地大小、构件形状的影响，适应面非常广泛;同时通过表面粘贴碳纤维补强加固，也可使混凝土表面起到防潮防腐的作用，既可起到补强加固作用又提高耐久性，一举两得;加固后的框架梁，经一年多生产运行和春夏秋冬四季环境的更替，未见任何异常现象，结构完好无损。目前在旧厂房技术改造项目多，厂房钢筋混凝土结构多数需要补强的情况下，碳纤维加固技术具有较大的推广应用价值。
第二篇：梁板结构承载力不足的原因分析及碳纤维加固探讨
摘要: 粘贴碳纤维加固技术是指采用高性能粘结剂将碳纤维布粘贴在建筑结构构件表面, 以提高结构构件的 ( 抗弯、抗剪) 承载能力, 由此达到对建筑物进行加固、补强的目的。本文对梁板结构的承载力不足的原因进行了系统总结, 并对碳纤维材料在梁板结构加固工程中的应用进行了介绍。
关键词: 梁板结构 加固 碳纤维
引言
碳纤维布加固修补结构技术是一种新型的结构加固技术,它是利用树脂类粘结材料将碳纤维布粘贴于混凝土表面, 以达到对结构及构件加固补强的目的。碳纤维材料(CFRP)用于混凝土结构加固修建筑工程管理论文补的研究始于上世纪 80 年代美、日等发达国家, 我国起步较晚, 在 20 世纪 90 年代后期国内才开始碳纤维加固技术的研究与应用, 并且已经取得了一定的成果, 在工程中得到日益广泛的应用。
1. 梁、板承载力不足的原因及加固目的
1.1 梁、板承载力不足的原因( 1) 由于施工过程中混凝土强度达不到设计要求, 或因钢筋少配、误配而引起梁、板等受弯构件承载力不足。( 2) 在设计方面引起梁、板等受弯构件承载力不足最主要的原因是计算简图与梁、板实际受力情况不符合, 或者荷载漏算、少算。( 3) 使用过程中严重超载也会导致梁板承载力不足。( 4) 其他原因:地基的不均匀沉降, 使梁中产生附加应力; 采用了不成熟的构件; 构件形式带来的影响。例如, 采用薄腹梁虽有不少优点, 但是有一定数量的薄腹梁产生较严重的斜裂缝; 构件耐久性不足导致钢筋严重锈蚀甚至锈断, 严重影响承载力。引起承载力不足的原因, 除上述例举外, 还有钢筋锚固不足、搭接长度不够、焊接不牢以及荷载的突然作用等等。
1.2 补强加固的目的(1)提高结构、构件的强度; (2)提高结构、构件的稳定性; (3)提高结构、构件的刚度; (4)提高结构、构件的耐久性。
2. 混凝土加固结构的受力特性
对已建的结构进行加固, 其受力性能与一般未经加固的普通结构有较大的差异。首先, 加固结构属于二次受力结构, 加固前原结构已有载荷作用受力(即第一次受力), 原结构存在一定的压缩(或弯曲)变形, 同时原结构混凝土基本已经完成收缩变形; 而加固一般是在未卸荷下进行的, 新加部分在新增荷载时, 即第二次加载下, 才开始受力, 导致新加部分的应力、应变滞后于原结构的应力、应变。因此, 新、旧结构不能同时达到应力峰值, 破坏时, 新加部分可能达不到自身的极限状态。其次, 加固结构新、旧两部分存在整体工作问题, 整体工作的关键在于结合面能否有效地传递剪力。由于加固结构有上述的受力特征, 决定了其计算方法和构造处理以及施工要求, 不同于普通混凝土结构。
3. 碳纤维加固
3.1 适用范围( 1) 适用于各种结构类型、各种结构部位的加固修补, 如梁、板、柱、屋架、桥墩、桥梁、筒体、壳体等结构。( 2) 基层混凝土的强度等级不低于 C15。
3.2 工艺流程工艺流程: 表面处理→卸荷→涂底胶→找平→涂面胶→粘贴→粉刷保护。
3.3 粘贴碳纤维片材进行受弯加固的破坏形态粘贴碳纤维片材进行受弯加固的破坏形态主要有以下几种:( 1) 受拉钢筋先达到屈服, 然后受压区混凝土压坏, 此时碳纤维片材尚未达到其容许拉应变;( 2)受拉钢筋先达到屈服, 碳纤维片材已超过其容许拉应变, 并达到极限拉应建筑工程管理论文变而拉断, 此时受压区混凝土尚未压坏;( 3)由于碳纤维片材的加固量过大, 在受拉钢筋达到屈服前, 受压区混凝土已首先压坏;( 4) 在达到正截面承载力前, 碳纤维片材与混凝土基面已产生剥离破坏。
3.4 碳纤维加固特点碳纤维加固是利用碳纤维布和结构胶对构件进行加固处理, 具有以下特点:
( 1) 抗拉强度高, 是Ⅱ级钢筋的 10 倍以上。( 2) 轻质、柔软、易粘贴、质量易于保证, 不增加结构自重及截面尺寸。加固时不需螺栓、铆钉固定, 对结构扰动小, 可更好保护结构整体性。( 3) 广泛应用于桥梁和建筑加固, 特别适用于各类曲面结构。适用面广, 质量易保证。( 4) 耐久性好,耐酸、碱、盐及大气环境腐蚀,耐持久性能佳。( 5) 可提高柱延性( 抗震能力) 2 至 4倍, 提高梁、板的抗弯能力 30%～100%,增强梁、柱抗剪能力 30%～80%, 提高柱、墙承压能力 20%～50%。( 6) 加固修补后,基本不增加原结构自重及原构件尺寸。( 7) 施工便捷, 工效高, 没有湿作业,不需现场固定设施, 施工占用场地少。
3.5 一般构造要求( 1) 当碳纤维布沿其纤维方向需绕构件转角处粘贴时, 转角处构件外表面的曲率半径应不小于 20mm。( 2) 碳纤维布沿纤维受力方向的搭接长度应不小于100mm。当采用多条或多层碳纤维布加固时,各条或各层之间的搭接位置宜相互错开。( 3) 为保证碳纤维可靠地与混凝土共同工作,必要时应采取附加锚固措施。
3.6 施工安全及注意事项(1)碳纤维片材为导电材料, 使用碳纤维片材时应尽量远离电气设备及电源。( 2) 使用中应避免碳纤维片材的弯折。(3)碳纤维片材配套树脂的原料应密封储存, 远离火源, 避免阳光直接照射。
( 4) 树脂的配制和使用场所, 应保持通风良好。(5)现场施工人员应根据使用树脂材料采取相应的劳动保护措施。
4. 结语
碳纤维加固技术对于混凝土结构及构件的补强加固效果十分理想,在基本不增大梁的截面尺寸及自重的前提下,该技术在施工工期、材料耐久性、施工质量等方面均达到了业主的要求,其综合经济效益和社会效益良好,具有较大的推广使用价值。
参考文献:
[1] 吕西林. 建筑结构加固设计[M].北京:科学出版社,1997.
[2] 卓尚木,季直仓,卓昌志. 钢筋混凝土结构事故分析与加固[M]. 北京:中国建筑工业出版社,2001.
[3] 李惠强. 建筑结构诊断鉴定与加固修复[M]. 武汉:华中科技大学出版社,2001.
第三篇：房屋结构抗震隔震与碳纤维加固
05108411叶晓斌
【摘要】抗震加固是对未进行抗震设防或已进行抗震设防但达不到设防标准的建筑物进行结构补强和提高其抗震能力的措施。抗震加固必须先按照国家有关规定进行抗震性能鉴定，后采取相应的抗震加固措施;抗震加固要分轻重缓急，有计划进行;抗震加固要按抗震鉴定、加固设计、设计审批、组织施工、质量监督和工程验收等程序进行。抗震加固措施包括增强强度、提高延性、加强整体性和改变传力的途径。
【关键字】抗震隔震 加固 碳纤维加固
【正文】
目前，许多国家在高层建筑的抗震设计方案中，已经出现了新的结构，如：美国纽约的42层高层建筑物，建在于基础分离的98个橡胶弹簧上，日本的建在弧型钢条上防地震建筑物，前苏联的建在与基础分离的沙垫层上的建筑物，以及在中国已经获得了美国、中国和英国发明专利权的，刚柔性隔震、减震、消震建筑结构与抗震低层楼房加层结构，都十分成功的应用于工程实践中，都明显的在建筑结构体型上，改变了传统的插入式刚箍捆住内力(吸收地震能量)的结构体系。总之都在建筑设计的结构方面设法摆脱在地震灾害时，严重威胁着人们的生命安全的插入式刚箍捆住内力的结构体系。其实质都反映了对“似地球为相当好的惯性参考系”为指导理论，所制定的现行抗震硬抗、死抗地震打击设计规范的动摇，本质上也是改变了建筑结构受力体系，而不在似地球为绝对静止不动的惯性参考系了。
日本在东京建造了12座弹性建筑，经里氏6.6级地震的考验，减灾效果显著。这种弹性建筑物建在隔离体上，隔离体由分层橡胶、硬钢板组和阻尼器组成，建筑结构不直接与地面接触。阻尼器由螺旋钢板组成，可减缓上下的颠簸。滚珠大楼美国硅谷兴建了一座电子工厂大厦，采用一种抗震新法，即在建筑物每根柱子或墙体下安装不锈钢滚珠，由滚珠支撑整个建筑，纵横交错的钢梁把建筑物同地基紧紧地固定起来。发生地震时，富有弹性的钢梁会自动伸缩，于是大楼在滚珠上轻微地前后滑动可以大大减弱地震的破坏力。弹簧大楼日本鹿岛建筑部门发明了一种新的防震大楼营造法：由弹簧把连着地基的基础部分和建筑物主体分开，让建筑物主体处在一种能吸收地震和其他振动冲击的中介物上。无论地基怎样摇晃，振动能量传到这种建筑物时也将减到原来的1/10。
总体来看，我国在抗震法律法规、国家标准上做得比较充分。我国发布有《建筑工程抗震设防分类标准》、《城市抗震防灾规划管理规定》等国家标准，对建筑物抗震设防分类、责任划归、防灾规划均有具体划分。《城市抗震防灾规划管理
规定》第八条规定：当遭受多遇地震时，城市一般功能正常;当遭受相当于抗震设防烈度的地震时，城市一般功能及生命线系统基本正常，重要工矿企业能正常或者很快恢复生产;当遭受罕遇地震时，城市功能不瘫痪，要害系统和生命线工程不遭受严重破坏，不发生严重的次生灾害。
据悉，我国地震抗震标准，不同地区的建筑物是不一样的，主要依据国家的抗震设防烈度图，分6～9级不同的抗震设防标准，不同地区的建筑物须执行相应地震级别的建筑物抗震标准。“这些标准很多都是强制性的，如烈度在6度以上的地区，所有的建筑物都必须执行地震抗震设防标准，否则建筑物不予以验收。
建筑隔震是世界上许多国家关注的研究课题。我国在这方面已经取得了重大进展。这项技术为在我国减轻多、低层房屋水平地震灾害提供了一条行之有效的新途径。《国家防震减灾规划(2006—2020年)》中已提出“推进隔震等新技术在工程设计中的应用”。隔震房屋的应用将对未来的房屋结构形式和抗震技术产生深远影响。我国建筑隔震技术已取得了重大成果，并进行了200多万米的隔震工程应用。采用隔震技术的建筑在强烈地震时，隔震房屋自身变形很小、只作轻微平动，不仅建筑物不会破坏，房屋装修也基本保持完好，室内设备、贵重物品、信息系统安然无恙，基本不中断人的正常生活与工作。 建筑隔震技术的广泛应用，可以在地震发生时最大程度保障广大人民群众的生命和财产安全，是造福社会大众的一件大好事。
隔震结构可以适合各种用途的建筑，尤其是重要性系数较高、建造于地震高烈度区的建筑，如医院、学校、通信中心、政府办公楼等。从隔震效果讲，多层建筑的隔震效果最佳。基础隔震是指在结构物底部与基础面之间设置某种隔震装置而形成的结构体系。隔震装置水平向较柔软，因此可延长结构的自振周期，减小上部结构地震反应。
隔震概念最早由日本和合浩臧于1881 年提出,但早在几千年前，我国就成功地把基础隔震技术应用在古代建筑中，如明朝永历年间即1402 年开始建造的北京故宫经历了多次地震仍完好无损，这是因为在基础与上部结构中间采用了柔软有阻尼的糯米层。也就是说在很早之前，我国就开始用隔震途径修筑结构物。现代意义上的隔震技术始于20 世纪60、70 年代，与早期的隔震系统相比性能上更加可靠、功能上更加完善。早在20 世纪50 年代在欧洲已经广泛应用于桥梁隔震中，在建筑中的应用则始于20 世纪60 年代，随着叠层橡胶垫、铅芯叠层橡胶隔震垫、高阻尼橡胶隔震垫以及各种阻尼器的研发成功，橡胶支座隔震已逐步发成为主要的隔震技术。基础隔震体系自70 年代应用于工程实际后，世界各国学者进行了广泛深入的研究。基础隔震第一次用于旧房的加固改造是美国盐湖城市政大楼，其后世界各地又有相当数量的重要建筑采用隔震技术进行了加固改造，但隔震房屋和隔震加固房屋的震害经验相对较少。新西兰于1981 年建成的
威廉克雷顿大楼，是世界上第一个采用铅芯橡胶支承的结构;洛杉矶南加州大学(USCUniversity)医院经受1994 年1 月17 日美国加州北岭6.7 级地震，日本West 大厦1995 年1 月17 日日本兵库县南部阪神7.2 级地震中表现出良好的隔震性能，这使得隔震技术越来越为广大的工程人员和社会所接受。我国学者从20 世纪60 年代就开始关注基础隔震，70 年代中到80 年代初，采用砂砾隔震的方法建造了四座土坯和砖砌体的单层隔震房屋和北京中关村一栋4 层砖混房屋，这是我国最早的隔震建筑。80 年代中期，隔震研究逐渐在国内得到重视，由于经济方面的原因, 对采用砂垫层、石墨、钢板等材料的摩擦滑移隔震研究较早。1986 年在西昌市建成一幢采用石墨砂浆层隔震的建筑;1995 年在新疆独山子建成一幢采用聚四氟乙烯滑移板隔震的房屋。我国对橡胶隔震支座的研究起步较晚，但发展较快。1993年在汕头建成第一幢叠层橡胶垫隔震房屋，已经受7.3 级台湾海峡地震考验;1994 年在安阳建成无黏结叠层橡胶垫隔震房屋。
基础隔震可以分为叠层橡胶垫隔震装置、滚珠(或滚轴) 隔震、悬挂基础隔震、摇摆支座隔震、滑动支座隔震等多种,其中叠层橡胶支座隔震技术是隔震技术中应用最广、技术最成熟的,它具有减震机理明确、减震效果显著、施工与安装方便等特点,而且已有多项工程在实际地震中经受考验,正受到越来越多国家的重视。
碳纤维CFRP是整个土木工程界使用最为广泛且热门的加固材料，该项加固技术兴起于20世纪80年代，于90年代后期在我国迅速发展起来，国内外很多科研单位和高校就碳纤维CFRP加固混凝土构件这项新技术进行了大量的研究。随着试验研究的深入，该加固技术的适用范围不断扩大，应用技术不断改进。
碳纤维CFRP加固钢筋混凝土柱的试验研究相对较少，但试验研究结果表明碳纤维CFRP加固钢筋混凝土柱具有施工简单、抗腐蚀能力强、约束效果好、基本不需要维修保养等特点。
碳纤维CFRP一般是直径为5μm～20μm的连续纤维，基材由树脂和固化剂组成，用树脂(内加固化剂)浸润碳纤维，待树脂固化后便形成了碳纤维增强塑料(简称CFRP)。其特性：密度小，为普通钢材的1/6;强度高，抗拉强度约为普通钢筋的4～6倍;抗腐蚀性能好，强度不受酸碱腐蚀介质的影响;非磁性，不影响电磁信号的传播;抗疲劳性能优良，疲劳寿命普遍高于钢材;温变系数和混凝土相当;弹性模量和钢材相近;极限延伸率1%。
钢筋混凝土柱在承受轴向压力时，构件是由于受到极限值非常小的横向扩张引起的，如能在构件四周创造横向约束，以阻止受压构件的这种横向扩张，从而提高构件抗压承载力和变形能力。
碳纤维CFRP加固钢筋混凝土柱就是在柱混凝土和CFRP增强带之间产生约束作用，(它们之间的相互作用力称为界面约束应力)受横向界面约束应力的作用，塑性区的核心混凝土处于三向应力状态，与单向受力状态相比，混凝土的极限压
应变和承载力会提高，在柱弯曲承载力没有明显下降的情况下，并不考虑失稳的影响，加固后钢筋混凝土柱具有较大的延性变形与耗能能力。
由于CFRP对钢筋混凝土柱的横向约束后使CFRP形成轴向拉伸应力，而CFRP的抗弯能力极弱(一般不考虑)，矩形柱在CFRP包裹约束下其最终极限轴向抗压强度相对圆柱而言大大降低，主要由于侧向约束应力不均匀。矩形柱边中央侧向约束弱，拐角处侧向应力集中约束较大，柱边只有在发生侧向塑性变形时CFRP对钢筋混凝土柱的横向约束应力才能极速增长。
由于CFRP对钢筋混凝土柱的约束为界面约束，只有当混凝土向外横向扩张时(产生塑性变形)CFRP方能对混凝土产生约束应力，因此柱环向外包CFRP在承受荷载时表现出两阶段的受力过程：第一阶段，混凝土轴向压应力较小，横向变形较小，CFRP受力较小;第二阶段，随着荷载的增加，柱混凝土变形增大，CFRP环向应力显著增长，环向约束力迅速增加，直到当CFRP达到其极限拉伸应变时发生断裂。
CFRP加固钢筋混凝土柱适用于圆柱或小截面矩形柱(截面边长一般小于800mm)，在未失稳状态下能大幅提高钢筋混凝土柱的轴压承载能力。加固的前提条件是构件的核心混凝土未被破坏，尚具有一定的承载和变形能力。
钢筋混凝土柱加固前的卸荷，此项工作往往被忽视，混凝土构件在负荷外包CFRP时，外包CFRP相对于混凝土柱表面存在应变滞后，常发生CFRP尚未被拉断混凝土已被压坏的情况，这种效应使得CFRP的补强效果降低，不能充分发挥CFRP的高强抗拉性能。矩形柱拐角倒角的半径不得小于20mm，柱侧最好修成外凸面，减轻角部CFRP的集中应力，很多试验表明即使如此CFRP的破坏仍然发生在拐角部位。混凝土构件表面的修复工作极为重要，其直接影响CFRP对混凝土横向约束效果。
碳纤维CFRP加固钢筋混凝土柱，能使混凝土承受轴向受力状态变为三向受力状态，约束混凝土的承载力和变形能力得到提高，特别对轴压比不能满足抗震设计规范要求的钢筋混凝土柱加固效果比较明显。提高塑性铰区的承载力及延性，钢筋混凝土柱在地震荷载的重复作用下，上下端会首先出现塑性铰区，承载能力及延性迅速下降，用CFRP进行缠绕加固后，塑性铰区核心混凝土受到约束极限强度及变形能力大幅提高。施工技术含量低、工艺简单，约束效果好、抗腐蚀能力强，只需保护不需要保养。碳纤维CFRP加固技术并非万能“处方”，有其缺点：有机胶耐高温性能差，高温环境及防火等级要求高的建筑不能使用;不规则或大截面矩形柱应有条件使用。
贴碳纤维材料时须符合下述条件：碳纤维材料应按规定裁切;气温、空气湿度、构件表面含水率等符合要求;底层涂料及腻子达到指触干燥(树脂表面达到固化硬结);粘结树脂的类型与施工时的气温适合，主剂和固化剂、固化促进剂
应按规定的比例称量准确，装入容器，用搅拌器搅拌均匀，一次调和量应在规定时间内用完。
碳纤维粘贴的质量检验标准：下涂和上涂渗浸入碳纤维束良好;碳纤维粘结严实;对于直径在10mm以上30mm以下的空鼓，每平方米少于10个可认为合格;若每平方米在10个以上，则认为不合格，需进行补修。对于直径在30mm以上的空鼓，只要出现，即认为不合格，需进行补修;顺纤维方向搭接长度不小于20cm,各层之间的搭接部位不得位于同一条直线上，层间必须错开至少50cm;碳纤维材料规格，粘贴位置、长度、宽度、纤维方向、层数符合规定。
碳纤维加固法可用于混凝土结构抗弯、抗剪加固，同时广泛用于各类工业与民用建筑物、构造物的防震、防裂、防腐的补强。混凝土结构物、桥梁及建筑物的梁、柱、面板加固。隧道、港湾设施、烟囱、仓库、厂房的加固。受盐害的混凝土、桥梁以及河川构造物的防护和加固。
第四篇：楼板裂缝环氧树脂注浆及碳纤维加固施工方案
楼板裂缝修复及碳纤维加固施工方案
前言：
某中间房间中间部位南北向现浇板底贯穿裂缝，为了防止板内钢筋锈蚀，须对出现裂缝的板进行裂缝灌浆处理，拟对已产生裂缝部位进行碳纤维加固
一、工程概况 工程名称： 工程地点：
二、编制依据
1、《混凝土结构加固的设计规范》GB50367-2007
2、相关厂家的配套产品说明
3、国家省、市有关法规
三、主要材料：
灌浆树脂、封缝胶 、碳纤维布
1、裂缝灌浆工作原理介绍: 原理方法是利用机械的高压动力(高压灌注机)，将环氧树脂胶灌浆材料注入混凝土裂缝中，当树脂胶到混凝土裂缝固化、膨胀、固结，这样固结的树脂胶体填充混凝土所有裂缝，以达到裂缝修补效果
2、施工步骤：
搭设施工脚手架——观测裂缝——基层处理——确定注入口———安装注射点——配灌浆树脂——安设灌浆器——灌浆——拆除灌浆器——清洗灌浆器——基层复原。
3、施工机具：
① 强力吹风机(清理裂缝);② 600ml量杯(配树脂胶);③ 4cm宽开刀、小刮板(配封缝胶);④SL-500高压灌注机;⑤ 酒精、棉丝(清洗灌浆器);⑥ 手提打磨机(打磨封缝胶清理基层)。
4、注意事项：
① 施工前必须将抹灰层剔除干净，露出结构面; ② 施工时一定要保证裂缝干燥，切忌用水冲刷裂缝; ③ 注入口尽量设置在裂缝较宽，开口较通畅的位置; ④ 如使用底压灌浆封口胶要现配现用，每次配量不宜过多; ⑤ 仰面注胶施工时必须佩戴防护镜;
⑥ 灌浆结束后用酒精浸泡并清洗灌浆器，以便下次使用，切不可用其他稀料清洗。
四、碳纤维加固 1加固建议
本工程中出现的裂缝处于楼板位置，初步鉴定裂缝是由下向上发展，从结构安全角度考虑，对未贯通的裂缝，以及贯通的裂缝在灌浆结束后须在楼板裂缝部粘贴碳纤维布进行加固，在裂缝分布范围1600mm宽度沿受力方向贴碳纤维布一层，沿裂缝方向碳纤维布边缘贴200mm宽碳纤维压条一道;对已贯通的裂缝，在下部裂缝分布范围1600mm宽度沿受力方向贴碳纤维布一层，在上部裂缝分布范围1000mm宽度沿受力方向贴碳纤维布一层，沿裂缝方向碳纤维布边缘贴200mm宽碳纤维压条一道在灌浆结束后须在楼板上部及下部粘贴碳纤维布进行加固。
2碳纤维布加固介绍
碳纤维布加固技术于国内最早通过的规范是2003年《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》，其编号为CECS146：2003,现已经被最新的国家标准规范2006《混凝土结构加固设计规范》代替,其编号为GB 50367-2006. 使用碳纤维加固技术是采用配套粘结树脂将碳纤维布粘贴于混凝土表面，形成一个新的复合体使增强贴片与原有钢筋混凝土共同受力。增大结构的抗拉或抗剪能力，提高强度。抗裂性和结构的延性，和抗震加固的作用 3碳纤维加固施工工艺简介
1、施工顺序：
混凝土基底处理——涂底层底胶——找平胶找平——贴碳纤维片——养护
2、施工方法： (1)、混凝土基底处理
1.1将楼板底部表面的障碍物清除
1.2检查外露钢筋是否锈蚀，如有锈蚀，进行必要处理。对经过剔凿、清理和露筋的构件残缺部分，进行修补、复原。
1.3被粘贴混凝土表面应打磨平整，除表面浮层、油污等杂质，直至露出结构新面，转角处粘贴要进行倒角处理，并打磨成圆弧状，圆弧半径不小于20mm，将混凝土表面内丙酮擦拭一遍，保持混凝土表面干燥。
(2)、涂底层底胶：
2.1、把底胶的主剂和固化剂按规定比例称量准确后放入容器内，用搅拌器合均匀。一次调和量应以在可使用时间内用完为准。 2.
2、在底胶中严禁添加溶剂。含有溶剂的毛刷或用溶剂弄湿了的滚筒不得使用。
2.3、用滚筒刷均匀地涂抹底胶。
2.4、指触干燥时间因气温不同，一般在3小时到1天之间变化。 2.
5、底胶固化后，在表面上有凸起部分时，要用砂纸磨光。 (3)、找平胶找平：
3.1、底胶涂刷后，混凝土表面不平处用找平胶找平。 (4)、贴碳纤维片
4.1、确认粘贴表面干燥。气温50C以下，相对湿度RH>85%时，如无有效措时不得施工。
4.2、防止碳纤维受损，碳纤维片在运输、储存、裁切和粘贴过程中，严禁受到弯折。因此，贴片前应用钢直尺与壁纸刀按规定尺寸切断碳纤维片，每段长度一般以不超过6m为宜。要使用更长的片材时，除精心防止弯折外，对脱泡(即赶出气泡)、渗浸过程必须加位谨慎操作。为防止片材在保管过程中损坏，片材的裁切数量应按当天的用量为准。
4.3、碳纤维向接头必须搭接15cm以上，该部位应多涂粘结树脂，碳纤维横向不需要搭接。 4.
4、粘接树脂的主剂和固化剂应按规定的比例称量准确，装入容器，用搅拌器搅拌均匀。一次调和量应以在可使用用完为准。
4.5、贴片前用滚筒刷均匀地涂抹粘结树脂，称为下涂。下涂的涂量标准如下。
200g/m2的碳纤维片，400-500g/m2 300g/m2在碳纤维布，500-600 g/m2 4.6、贴片时，在碳纤维片和树脂之间尽量不要有空气。可用罗拉(专用工具)沿着纤维方向在碳纤维片上滚压多次，使树脂浸入碳纤维中。 4.
7、碳纤维片施工30分钟后，用滚筒刷均匀涂抹粘结树脂，称为上涂。上涂涂量标准如下：
200g/m2在碳纤维片，200-100 g/m2 300g/m2在碳纤维布，300-200 g/m2 4.8、进行空鼓检查，并进行处理。
4.9、须粘2层以上碳纤维布时，重复4.5-4.8步骤，并遵守4.3的规定。 (5)、养护
5.1粘贴碳纤维片后，需自然养护24小进达到初期固化，应保证固化期间不受干扰。
5.2、在每道工序以后树脂固化之前，宜用塑料薄膜等遮挡以防止风沙或雨水侵袭。
5.3、当树脂固化期间存在气温降低到50C以下的可能时，可采用低温固化树脂，或采取有效的升温措施。 5.
4、碳纤维片粘贴后，要达到设计强度，需自然养护，在此期间应防止贴片受到硬性冲击。
第五篇：碳纤维的应用和个人感想
在碳纤维应用领域中，风电叶片是个热点。当前，风能在我国得到广泛利用，风电叶片需求潜力巨大。要减轻叶片的质量，又要满足强度与刚度要求，一个有效的办法就是采用碳纤维增强。中复神鹰万吨级碳纤维一期工程投产暨中复联众2兆瓦风电叶片、吉林明阳大通风电技术1.5兆瓦系列风电机组等项目近期批量生产。其中，吉林明阳大通产品实现现场安装，样机的累计运行参数超过预期水平，并与吉林大唐、华电电力公司等单位草签了约50亿元的供货合同。
为了降低风电单位成本，风机功率不断提高，随之叶片长度也不断增加， 使碳纤维在风电叶片中的应用成为必然。介绍了碳纤维在风电叶片上应用的优势和不足，以及解决的技术途径。
碳纤维材料在风力发电机叶片中的应用
当叶片长度增加时，质量的增加要快于能量的提取。因为质量的增加和风叶长度的立方成正比，而风机产生的电能和风叶长度的平方成正比。同时随着叶片长度的增加，对增强材料的强度和刚度等性能提出了新的要求玻璃纤维在大型复合材料叶片制造中逐渐显现出性能方面的不足。为了保证在极端风载下叶尖不碰塔架，叶片必须具有足够的刚度。减轻叶片的质量，又要满足强度与刚度要求，有效的办法是采用碳纤维增强。国外专家认为由于现有材料不能很好满足大功率风力发电装置的需求，玻璃纤维复合材料性能已经趋于极限，因此，在发展更大功率风力发电装置和更长转子叶片时，采用性能更好的碳纤维复合材料势在必行。他们认为当风力机超过3MW、叶片长度超过40m时，叶片制造时采用碳纤维已成为必要的选择。事实上，当叶片超过一定尺寸后，碳纤维叶片反而比玻璃纤维叶片便宜，因为材料用量、劳动力、运输和安装成本等都下降了。
目前国外把碳纤维用于叶片制造的厂家主 要有：
(1) 丹麦LM Glassfiber“未来”叶片家族中61.5 m长、5 MW风机的叶片在梁和根部都选用了碳纤维。
(2) 德国叶片制造商Nordex Rotor新制造的56 m长，5 MW风机叶片的整个梁结构也采用了碳纤维，他们认为叶片超过一定尺寸后， 碳纤维叶片的制作成本并不比玻璃纤维的高。
(3) Vestas Wind System 在他们制造的44 m长、V-90 3.0 MW风电机中的叶片的梁采用了碳纤维。2004 年12 月Zoltek Companies Inc. 宣布与Vestaswind Systems AS公司订立长期战略合同，在前3 a提供价值8千万到1亿美元的碳纤维用于制造风机叶片;Zoltek Companies Inc在股东大会上宣布对NEGMicon的碳纤维合同将比每年150 t增加1倍。同时每
年分别向Vestas和Gamesa各提供1 000 t， 所用牌号为Panex33 48K。
(4) 西班牙Gamesa在他们旋转直径为87 m(G87)和90 m(G90) 2 MW的风机的叶片中采用了碳纤维/环氧树脂预浸料。
(5) NEG Micon在40 m的叶片中采用了碳纤维增强环氧树脂。
(6) 德国Enercon GmbH在他们的大型叶片的制造中也使用了碳纤维。 (7) 华盛顿的Kirkland公司和TPI Composites公司合作，发展碳纤维风机叶片，以求得最大的能量获得，同时减轻风机的负载。方案通过对30~35 m长叶片的设计， 制造和测试证明先进的碳纤维混编设计叶片的商业化的可行性。
碳纤维在风机叶片中应用的优势
碳纤维的应用优势：
(1)提高叶片刚度，减轻叶片重量
碳纤维的密度比玻璃纤维小约30%，强度大40%，尤其是模量高3至8倍。大型叶片采用碳纤维增强可充分发挥其高弹轻质的优点。荷兰戴尔弗理工大学研究表明，一个旋转直径为120米的风机的叶片，由于梁的质量超过叶片总质量的一半，梁结构采用碳纤维，和采用全玻纤的相比，重量可减轻40%左右;碳纤维复合材料叶片刚度是玻璃纤维复合材料叶片的两倍。据分析，采用碳/玻混杂增强方案，叶片可减重20%～30%。Vesta Wind System公司的V90 3 Mw发电机的叶片长44m，采用碳纤维代替玻璃纤维的构件，叶片质量与该公司V80 2 MW发电机且为39米长的叶片质量相同。同样是34m长的叶片，采用玻璃纤维增强聚脂树脂时质量5800kg，采用玻璃纤维增强环氧树脂时质量5200kg，而采用碳纤维增强环氧树脂时质量只有3800kg。其他的研究也表明，添加碳纤维所制得的风机叶片质量比玻璃纤维的轻约32%，而且成本下降约16%。
(2)提高叶片抗疲劳性能
风机总是处在条件恶劣的环境中，并且24小时的处于工作状态。这就使材料易于受到损害。相关研究表明，碳纤维合成材料具有出众的抗疲劳特性，当与树脂材料混合时，则成为了风力机适应恶劣气候条件的最佳材料之一。
(3)使风机的输出功率更平滑更均衡，提高风能利用效率 使用碳纤维后，叶片重量的降低和刚度的增加改善了叶片的空气动力学性能，减少对塔和轮轴的负载，从而使风机的输出功率更平滑和更均衡，提高能量效率。同时，碳纤维叶片更薄，外形设计更有效，叶片更细长，也提高了能量的输出效率。
(4)可制造低风速叶片
碳纤维的应用可以减少负载和增加叶片长度，从而制造适合于低风速地区的大直径风叶，使风能成本下降。
(5)可制造自适应叶片
叶片装在发电机的轮轮上，叶片的角度可调。目前主动型调节风机(active utility-size wind turhines)的设计风速为13 to15m/sec(29 to 33mph)，当风速超过时，则调节风叶斜度来分散超过的风力，防止对风机的损害。斜度控制系统对逐步改变的风速是有效的。但对狂风的反应太慢了，自适应的各向异性叶片可帮助斜度控用系统(thepitch control system)，在突然的、瞬间的和局部的风速改变时保持电流的稳定。自适应叶片充分利用了纤维增强材料的特性，能产生非对称性和各向异性的材料，采用弯曲/扭曲叶片设计，使叶片在强风中旋转时可减少瞬时负载。美国Sandia National Laboratories致力于自适应叶片(“adzptive”blade)研究，使1.5W风能从每KWh 5美分降到4.9分，价格可和燃料发电相比。
(6)利用导电性能避免雷击利用碳纤维的导电性能，通过特殊的结构设计，可有效地避免雷击对叶片造成的损伤。
(7)降低风力机叶片的制造和运输成本
由于减少了材料的应用，所以纤维和树脂的应用都减少了，叶片变得轻巧，制造和运输成本都会下降。可缩小工厂的规模和运输设备。
(8)具有振动阻尼特性。碳纤维的振动阻尼特性可避免叶片自然频率与塔暂短频率间发生任何共振的可能性。
感想
在这次关于碳纤维的课题中，我们每人都负责一块内容，从碳纤维的历史背景到合成工艺，又从发展应用到热点的讨论和发展前景。每个人通过在网上查阅资料，最后资料整合，做成ppt，这个过程，我们付出了努力，从中也颇有收获。这是一个自我探究与发现的过程，对于未知领域的认识与探讨，锻炼了我们的学习能力，探究能力和合作能力。在这次课题里，我负责的是关于碳纤维的热点，其实碳纤维的应用已经很广泛了，我在查阅了很多资料后，发现碳纤维可以用于航空航天、交通、体育与休闲用品、医疗、机械、纺织等很多的领域，然而，最有价值的我认为是应用于风力发电，将碳纤维的工艺用于制造风车叶片，是具有重大意义的，它对于人类能源的利用，人类未来的发展都影响很大，目前对于这一方面的知识也是很尖端的。
我整理的关于目前碳纤维的热点，能源一直是人类发展的重要前提，目前世界能源紧缺，对于能源的充分利用具有重大的意义。在中国幅员辽阔，海岸线长，风力资源十分丰富，所以风力发电对于能源的利用是十分重要的，风车一直以来都在改进，以获得更大的效率，风车叶片利用碳纤维加工，是很有远见性的，将碳纤维运用于风力发电，有很大的优势，(1) 提高叶片刚度，减轻叶片质量(2) 提高叶片抗疲劳性能(3) 使风机的输出功率更平滑更均衡,提高风能利用效率(4) 可制造低风速叶片(5) 可制造自适应叶片(6) 利用导电性能避免雷击(7) 降低风力机叶片的制造和运输成本(8)碳纤维的风车叶片成为目前的热点。
具有振动阻尼特性。在这些优势下，