碳纤维布加固设计标准主要涉及以下几个方面:
1. 材料标准:
- 碳纤维布性能:
- 抗拉强度:一级碳纤维布抗拉强度应不低于3400MPa,二级碳纤维布抗拉强度应不低于3000MPa。抗拉强度是衡量碳纤维布质量的关键指标,直接关系到加固效果和结构的安全性。
- 弹性模量:根据不同的工程需求和设计计算,碳纤维布的弹性模量应符合相关标准规定,一般来说,较高的弹性模量有助于提高结构的刚度和稳定性。
- 伸长率:碳纤维布应具有一定的伸长率,以适应结构在受力过程中的变形,保证碳纤维布与混凝土结构共同工作。
- 单位面积重量:通常碳纤维布的单位面积重量有一定的要求,例如常见的300g/m²规格的碳纤维布,其重量偏差应在允许范围内,这对于保证施工质量和加固效果具有重要意义。
- 配套胶粘剂性能:
- 粘结强度:胶粘剂与碳纤维布以及混凝土结构之间的粘结强度必须足够高,一般要求钢-钢拉伸抗剪强度标准值不低于10MPa,以确保碳纤维布能够牢固地粘贴在结构表面,有效地传递应力。
- 耐老化性能:在长期的使用过程中,胶粘剂应具有良好的耐老化性能,能够保持其粘结强度和性能的稳定性,确保加固结构的耐久性。
- 适配性:胶粘剂与碳纤维布之间应具有良好的适配性,能够相互协同工作,共同发挥加固作用。
2. 设计计算标准:
- 承载能力计算:根据结构的受力情况和加固要求,对加固后的结构进行承载能力计算。例如,对于受弯构件,需要计算碳纤维布对构件抗弯承载力的提高程度;对于受剪构件,要计算碳纤维布对构件抗剪承载力的增强效果。计算过程中应遵循相关的结构力学原理和设计规范。
- 构造要求:
- 最小截面尺寸:被加固构件的最小截面尺寸应符合相关规范的要求,以保证结构在加固后的稳定性和安全性。
- 受压区高度:加固后的构件受压区高度、配筋率、面积分布比、体积分布比等参数仍需满足现行规范的要求,避免因加固导致结构的受力性能发生不合理的变化。
- 锚固长度:碳纤维布在结构表面的粘贴长度应满足设计要求,保证有足够的锚固长度,防止碳纤维布在受力过程中发生剥离或滑移。一般来说,碳纤维布的端部锚固长度不应小于200mm。
- 多层粘贴:当需要多层粘贴碳纤维布时,应考虑各层之间的粘结效果和协同工作性能。相邻两层碳纤维布的纤维方向应相互垂直,且多层粘贴的折减系数应根据规范要求进行计算。
3. 施工工艺标准:
- 施工准备:
- 表面处理:对被加固结构的表面进行清理和打磨,去除表面的油污、疏松层、剥落的混凝土等,使结构表面平整、坚实、干燥。混凝土表面的平整度应符合相关标准要求,一般要求平整度偏差不超过5mm。
- 材料检验:对进场的碳纤维布和胶粘剂进行检验,检查其质量证明文件,并按规定进行抽样复验,确保材料质量合格。
- 粘贴工艺:
- 胶粘剂涂刷:在处理好的结构表面均匀涂刷胶粘剂,胶粘剂的涂刷厚度和均匀性应符合设计要求,避免出现漏刷或厚度不均匀的情况。
- 碳纤维布粘贴:将裁剪好的碳纤维布按照设计要求粘贴在结构表面,用滚筒或刮板沿纤维方向反复滚压或刮压,排除气泡,使碳纤维布与胶粘剂充分接触、密实。
- 养护:粘贴完成后的碳纤维布需要进行自然养护或加热养护,养护时间和温度应符合胶粘剂的使用说明,确保胶粘剂充分固化,保证加固效果。
4. 验收标准:
- 外观检查:检查碳纤维布的粘贴是否平整、无褶皱、无空鼓等现象。碳纤维布的表面应与结构表面紧密贴合,不得有松动或翘起的部位。
- 粘结强度检测:采用拉拔试验等方法检测碳纤维布与混凝土结构之间的粘结强度,粘结强度应符合设计要求。拉拔试验的抽样数量和检测方法应按照相关标准执行。
- 尺寸偏差检查:检查碳纤维布的粘贴位置、长度、宽度、层数等尺寸是否符合设计要求,尺寸偏差应在允许范围内。