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碳纤维加固混凝土修复的重要意义

碳纤维和混凝土修复——不太可能但非常兼容的二重奏

认为碳纤维仅适用于航空航天、赛车和小型项目的轻量级应用?看完这篇你可能会有不同的想法。碳纤维正在以不同的角度得到认可和使用,扩大了其在建筑行业混凝土修复中的应用。使用碳纤维和环氧树脂混合物加固或修复混凝土、墙壁支撑、桥梁支柱和家庭基础的重型应用,改变了世界对碳纤维及其多功能特性的看法。

许多人的第一个问题可能是如何以及为什么?我们想花一些时间来解释一下 Carbon 的特性以及为什么这个应用程序在世界各地都在增长。我们还将深入研究将这种方法应用于您的下一个家庭项目的一些 DIY 说明和最佳实践。

加强

碳纤维以其强度特性而闻名。但 CF 的高模量与其强度相结合,使 CF 在地球上的任何其他材料中脱颖而出。简单地说,碳纤维既坚硬又坚固,使其成为人们可能不希望任何弯曲或移动的建筑用途的理想材料。将 CF 与性能最佳的环氧树脂系统搭配使用,可制成适用于建筑应用二次粘合的高刚性材料。与其他方法相比,碳纤维的适用优势是在现有结构的顶部分层时具有非常低的轮廓。基本上,它不会对建筑物现有的设计要求/约束​​造成负担,同时提供在工作和涂漆后不可见的加固。

修复可以作为传统类型的叠层或预制板进行。此外,CF 与经过精心配制的工程环氧树脂系统搭配使用,该系统具有高度的耐化学性,增加了一层保护层,以防止可能会继续破坏建筑物结构的元素。将 CF Fabrics 与环氧树脂一起使用非常容易使用,也易于使用,使其成为比传统的混凝土和结构修复方法更可行的解决方案。

成本(显然)是任何行业的主要因素。虽然在大型结构上打碳纤维织物可能不是表面上最便​​宜的解决方案,但重建整个结构也不是一个便宜的选择。建筑结构恶化的原因有很多。很容易指出设计错误,但环境因素是建筑结构退化的主要原因。似乎地球总是在变化,建筑物只是老化。通常,建筑物的使用方式与最初建造时的用途不同。

出于这个原因,碳纤维和环氧树脂系统提供了独一无二的具有成本效益的解决方案。它在应用中的多功能性似乎是无穷无尽的,并且完成的大部分维修都是在可以使用(旧)传统维修方法的一小部分时间内完成的。这是因为不需要大型工具或设备。大多数这些类型的维修都可以使用简单的手动工具完成。虽然,某些应用可能需要剪叉式升降机或其他人员升降装置,以作为到达维修区域的手段。
我们是说新的建筑实践正在用碳纤维制造完整的房屋结构,还是说我们可能很快就会看到一座 CF 摩天大楼?可能不是。然而,CF 和环氧树脂系统已被证明可以为建筑应用提供额外的强度,并提供一种修复楼板、墙体加固、柱和梁的结构损坏的方法。用途不仅限于地下室和建筑物,它还延伸到石油和天然气行业、供水系统和基础设施,甚至运输。

结构基础维修

包裹桥梁、地基、海堤

碳纤维和结构环氧树脂通常用于包裹结构,如桥塔、基础,甚至海堤。如果存在裂缝或支撑结构已经变弱,则裂缝本身可以由单独的树脂或添加的 CF 混合物填充。然后按照设计将单向或编织碳纤维和环氧树脂基质包裹在现有表面上,从而覆盖结构本身。这有效地加强了整体结构并减少了对现有结构的压力。当进行这种类型的修复时,通常使用配制为具有更高耐化学性的环氧树脂,甚至是用于长时间暴露于元素的防水环氧树脂。这些类型的维修在设计和实践上可能会有很大差异。虽然这似乎是一种治愈一切的方法,修复桥梁或结构载荷建筑物等结构时,会面临很多风险。在这些维修中做出关键决策和设计需要多年的经验和材料知识。

弓形内墙

由于土壤的压力,地下室的内墙在弯曲方面有麻烦的历史。这种向内的压力将及时导致混凝土基础墙向内弯曲。为了防止进一步恶化,混凝土墙可以用碳纤维带加固。这些带子沿墙壁垂直安装。碳纤维和环氧树脂可以有效地使用,因为它会符合略微弯曲的墙壁并稳定内墙不会更多弯曲。这种类型的修复是通过将带子垂直于弓形表面放置来完成的。弓向内,修会上下墙。如果墙壁因其他原因而出现垂直裂缝,则修复可能会有所不同。在这种情况下,碳带可以从一侧应用到另一侧,以防止墙壁的未来移动。概念是,始终应用垂直于差异区域的钢筋。在这些类型的维修中,更有效地使用单向 CF。

维修的一般做法

碳纤维和环氧树脂系统在混凝土建筑应用中遵循与其他复合基材粘合相同的指导原则。粘合区域必须干净且没有任何 FOD(异物碎片)。在施工中的大多数混凝土维修中,几乎不可能像空气一样洁净室。这可能是一个挑战,因为无论是在室内还是室外,大多数建筑表面通常都会积聚大量污垢和污垢。清洁这些建筑基材的最佳方法之一是使用不同的工具和清洁方法。实现均匀的粘合基材。对于混凝土,它需要尽可能均匀,去除任何高点和锋利的边缘。墙壁的任何锋利边缘都应打磨,以获得足够光滑的表面,以便顺利铺设 CF 织物。在锋利的边缘,半径应大于 20-30 毫米。这可以通过研磨、喷砂、喷砂、打磨和/或压力清洗来实现。

用于粘合的表面准备

腐蚀化学品(如盐酸)甚至可以帮助最脏的混凝土表面变得足够干净,以便复合材料进行粘合。请务必注意,使用时需要特殊的 PPE(个人防护设备)。为了安全有效地使用本产品,需要耐化学腐蚀的手套、袖子、谷歌眼镜和呼吸器。同样重要的是,酸不会接触到任何金属,因为它会劣化并腐蚀金属表面。它可以以 50/50 或更少的比例混合并倒在混凝土表面上,它会开始起泡并通过它接触的所有东西。在它凝固 (~5) 分钟后,可以通过将水倒在上面以中和酸来去除它。在使用任何化学品之前,阅读与任何化学品相关的安全数据表很重要,尤其是与盐酸相关的安全数据表。
肥皂和水也可用于清洁混凝土或其他建筑基材以进行粘合。这可能是最便宜和最安全的选择,需要的 PPE 最少。无论是否使用化学品,都应使用真空吸尘器或车间真空吸尘器清除建议粘合区域的任何残留碎屑。当有效的准备工作完成并且混凝土表面完全干燥时,真正的乐趣就开始了。

混合

大多数混凝土专用环氧树脂具有特殊添加剂,使其更适合各种应用。根据所需的修复强度、温度条件或修复类型,或不同的化学暴露,制造特殊类型或配制的建筑环氧树脂。无论如何,大多数环氧树脂结构粘合剂都是 (2) 部分系统,需要根据粘合剂的技术数据表 (TDS) 进行混合。如果粘合剂没有随附,通常可以通过快速在线搜索找到 TDS。有些配方可能需要低速搅拌机才能发挥最大功效,但有些配方可能需要手动完成,具体取决于用量。建筑用环氧树脂的物理、工作和固化特性差异很大。因此,在购买特定的建筑粘合剂之前,请务必仔细研究粘合剂。

初始 DIY 修复(开裂的混凝土)

一个更简单的项目可以考虑在他们自己的家中作为测试,可能是在门廊外面或商店类型的环境中修复轻微破裂的地板。失败并不意味着整个建筑物的灾难性后果。随着人们对这个想法越来越满意,结构维修可能触手可及。

要修复开裂的地板,请使用上述概念并按照以下指导完成开裂混凝土的钉书钉修复。

清洁附近区域并在需要的区域周围盖上一块布,以减轻以后的清理工作。

使用带有用于切割或研磨混凝土的钻头的角磨机就足够了。磨掉裂缝的坚硬边缘,使混凝土基材上的所有表面光滑。
获取碳钉组件并将其放置在尽可能靠近裂缝的开始处。将订书钉垂直于裂缝居中。用记号笔或其他标记材料画出订书钉的轮廓。沿着裂缝再走 8-12 英寸并重复垂直于裂缝的轮廓。对整个裂缝长度执行此操作。

使用研磨机或其他方式以直线方式切割混凝土,将跟踪标记切割到碳纤维短纤维的深度。确保完全完成此操作,以使订书钉完全进入,之后地板上没有抬高。切割线后,根据每个订书钉末端的大小钻一个孔,(2) 每个订书钉。强烈建议您使用砖石钻头,就像您不使用一样,这将是一项无止境的工作。订书钉需要完全安装在切掉的混凝土内。

完成整个区域的真空吸尘后,确保附近区域内没有灰尘或 FOD。请记住,接下来的步骤中的清洁度对于在环氧树脂、订书钉和混凝土之间实现良好的粘合至关重要。

在确保订书钉完全适合孔后,用环氧树脂膏填充每个切割和钻孔。当它们被填充时,应用碳钉。一旦所有的孔都用订书钉填满,在每个订书钉上再涂一层糊,直到它与现有的混凝土表面齐平。使用刮刀去除多余的环氧树脂,多余的可以用于下一个孔。

一旦环氧树脂完全固化,任何多余的都可以通过研磨去除。作为一种选择,人们可以选择在这个修复区域上涂漆。我们不确定为什么要隐藏如此精湛的修复艺术,但这也不是我们的修复,我们只是来帮忙。

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