碳纤维复合材料加固修补混凝土结构技术是一种新型的结构加固技术,它利用对混凝土有很强的渗透性和足够的粘结强度的树脂,将碳纤维布粘贴于混凝土表面,以达到对结构加固补强的目的。
碳纤维复合材料用于混凝土结构加固补强技术在我国起步较晚,但发展迅速。1997年北京特希达科技有限公司根据对日本、美国、瑞典等国家碳纤维生产和应用技术的考察,并结合我国国情,与国内一些大专院校,科研单位合作对混凝土结构的梁、板、柱等构件用碳纤维复合材料补强的作用效果和机理进行了系统的试验研究,以大量的试验成果验证了碳纤维复合材料修复补强加固混凝土结构的效应。并在实践中得到检验和受到业主及有关方面的好评。
目前,我国使用的树脂适用温度为5~35℃,而实际在施工中气温低于7℃,施工就难以保证工程质量,效果不佳。因为温度低于7℃时,树脂的流动性差、渗透性弱,固化时间长,从而导致施工不便。而对于我国长江以北地区每年有3~4月的时间,气温在-15℃~+5℃,也就是说如果没有有效的围护升温措施是无法进行施工的。如桥梁工程,面积大,地处空旷,要想维持环境温度在7℃以上是很困难。因此寻找一种能在低温条件下使用的树脂,是势在必行的。
北京特希达科技有限公司为了适应工程技术发展的要求,近引进一种“改性树脂”,能在-10℃的条件下正常施工,且所有的技术指标均达到春、夏、秋用树脂粘贴碳纤维的要求。
下列不同气温对树脂的选择和三种树脂特性比较见表1、表2。
二、改性树脂及其碳纤维的特点
2、碳纤维复合材料是用抗拉强度极高的碳纤维丝拉拔成型,单向排列,并通过予张编制方法成型,形成单向排列以树脂为基体的碳纤维复合材料,它具有极优越的品质,抗拉强度大,弹性模量高,比重小,抗疲劳强度高,耐久性能好,耐磨损,抗腐蚀、徐变及热膨胀系数小以及施工简捷,工效高,对施工空间要求低,便于在狭窄空间作业等一系列优点。
一般碳纤维片材采用平行衬纸型,其表面有一定刚性,不太适合棱角处施工,它适用于春、夏、秋季使用。经纬编织型(交叉型)碳纤维片材的单位束(约2~3mm)之间,有明显的间距(约0.5mm),材质柔软,树脂的浸透性好,但比较松散,容易产生皱纹,它与改性树脂配套适于冬季(5℃~-10℃)使用。详见3、表4。
碳纤维片材的预浸树脂含量由原来的4%降到0.2%有利于树脂的渗透,同时碳纤维片材也比较柔软易弯折(尤其角部空鼓易控制)一般的碳纤维片材低温时很脆很硬,在粘贴时混凝土构件的角部易回缩,造成空鼓。
常用环氧树脂使用时,仅外掺主剂和固化剂,而改性环氧树脂使用时,除外掺主剂与固化剂外,再加入一种固化催进剂。固化催进剂能加快固化反应速度,缩短固化反应时间(不同的温度加入的固化催进剂数量不同,参见表3)。
改性树脂在做后一层上涂时,添加蜡剂,使上涂的表面看起来色泽均匀一致、比常用树脂较美观。