碳纖維復合材料加固修補混凝土結構技術是一種新型的結構加固技術,它利用對混凝土有很強的滲透性和足夠的粘結強度的樹脂,將碳纖維布粘貼于混凝土表面,以達到對結構加固補強的目的。
碳纖維復合材料用于混凝土結構加固補強技術在我國起步較晚,但發展迅速。1997年北京特希達科技有限公司根據對日本、美國、瑞典等國家碳纖維生產和應用技術的考察,并結合我國國情,與國內一些大專院校,科研單位合作對混凝土結構的梁、板、柱等構件用碳纖維復合材料補強的作用效果和機理進行了系統的試驗研究,以大量的試驗成果驗證了碳纖維復合材料修復補強加固混凝土結構的效應。并在實踐中得到檢驗和受到業主及有關方面的好評。
目前,我國使用的樹脂適用溫度為5~35℃,而實際在施工中氣溫低于7℃,施工就難以保證工程質量,效果不佳。因為溫度低于7℃時,樹脂的流動性差、滲透性弱,固化時間長,從而導致施工不便。而對于我國長江以北地區每年有3~4月的時間,氣溫在-15℃~+5℃,也就是說如果沒有有效的圍護升溫措施是無法進行施工的。如橋梁工程,面積大,地處空曠,要想維持環境溫度在7℃以上是很困難。因此尋找一種能在低溫條件下使用的樹脂,是勢在必行的。
北京特希達科技有限公司為了適應工程技術發展的要求,近引進一種“改性樹脂”,能在-10℃的條件下正常施工,且所有的技術指標均達到春、夏、秋用樹脂粘貼碳纖維的要求。
下列不同氣溫對樹脂的選擇和三種樹脂特性比較見表1、表2。
二、改性樹脂及其碳纖維的特點
2、碳纖維復合材料是用抗拉強度極高的碳纖維絲拉拔成型,單向排列,并通過予張編制方法成型,形成單向排列以樹脂為基體的碳纖維復合材料,它具有極優越的品質,抗拉強度大,彈性模量高,比重小,抗疲勞強度高,耐久性能好,耐磨損,抗腐蝕、徐變及熱膨脹系數小以及施工簡捷,工效高,對施工空間要求低,便于在狹窄空間作業等一系列優點。
一般碳纖維片材采用平行襯紙型,其表面有一定剛性,不太適合棱角處施工,它適用于春、夏、秋季使用。經緯編織型(交叉型)碳纖維片材的單位束(約2~3mm)之間,有明顯的間距(約0.5mm),材質柔軟,樹脂的浸透性好,但比較松散,容易產生皺紋,它與改性樹脂配套適于冬季(5℃~-10℃)使用。詳見3、表4。
碳纖維片材的預浸樹脂含量由原來的4%降到0.2%有利于樹脂的滲透,同時碳纖維片材也比較柔軟易彎折(尤其角部空鼓易控制)一般的碳纖維片材低溫時很脆很硬,在粘貼時混凝土構件的角部易回縮,造成空鼓。
常用環氧樹脂使用時,僅外摻主劑和固化劑,而改性環氧樹脂使用時,除外摻主劑與固化劑外,再加入一種固化催進劑。固化催進劑能加快固化反應速度,縮短固化反應時間(不同的溫度加入的固化催進劑數量不同,參見表3)。
改性樹脂在做后一層上涂時,添加蠟劑,使上涂的表面看起來色澤均勻一致、比常用樹脂較美觀。