CN101994397A - 粘贴碳纤维复合材的电热施工方法 - Google Patents
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Abstract
粘贴碳纤维复合材的电热施工方法是为了实现粘贴碳纤维复合材工艺快速化及在较低温度下施工而设计的。采用以碳纤维与高强纤维混编的单向布作为结构加固的主体材料，以碳纤维丝束作为发热载体，根据设计要求将纤维浸胶粘贴到被加固结构表面后形成回路连接到温度程序控制器上，按设定程序对回路施加电流，使碳纤维将电能转化为热能，通过辐射和传导对粘浸树脂加热，最终形成坚韧的纤维复合材加固带。该方法可以实现碳纤维复合材加固混凝土结构工程在低温及常温环境下的快速固化，为特殊固化温度要求的粘浸树脂提供了中、高温固化条件。该方法适应性和可操作性强，拓展了结构加固工程中粘贴碳纤维复合材的应用空间。
Description
技术领域：
本发明涉及一种碳纤维复合材加固工程结构部件的施工方法，尤其涉及一种粘贴碳纤维复合材的电热施工方法。本方法适用于建筑结构、道路桥梁、港口码头等设施的工程结构加固和补强修复等。
背景技术：
碳纤维是一种高性能材料，已经在航空、航天和军事等方面已经得到大量应用。上世纪80年代后被应用到土木工程领域，使粘贴碳纤维复合材材料成为工程结构加固的最重要的方法之一。
目前采用的粘贴碳纤维复合材加固混凝土结构工程方法是：利用环氧树脂等高分子材料优良的粘接性能和常温下可操作性能，将碳纤维按照设计的受力方向定向排布粘贴，使树脂固化后与之形成坚韧的碳纤维复合材料层，牢固地粘贴在被加固物体(混凝土、木材、金属等)基层上，从而达到提高结构部件承载力的目的。这种方法简便快捷，但是由于环氧树脂是温度敏感性材料，在较低温度下(10℃以下)黏度骤然增加，反应速度放缓不能正常固化，无法满足户外工程的低温施工要求。许多特殊应用条件下常温固化的环氧树脂也无法满足要求，例如耐高温、耐化学物质、限时快速抢修等情况。
发明内容：
本发明为了解决现有技术存在的粘贴碳纤维复合材在较低温度下(10℃以下)黏度骤然增加，反应速度放缓不能正常固化，而无法满足户外工程的施工要求以及在许多特殊应用条件下常温固化的环氧树脂无法满足施工要求的技术问题，提供一种粘贴碳纤维复合材的电热施工方法。碳纤维是一种高强度高模量的非金属材料，它同时具有导电和导热性能，是一种极佳的电热材料。该方法采用以碳纤维与高强纤维混编的单向布作为结构加固的主体材料，以碳纤维丝束作为发热载体，根据设计要求将纤维浸胶粘贴到被加固结构表面后形成回路连接到温度程序控制器上，按设定程序对回路施加电流，使碳纤维将电能转化为热能，通过辐射和传导对粘浸树脂加热，最终形成坚韧的纤维复合材加固带。
本发明的特点及有益效果：采用粘贴碳纤维复合材的电热施工方法，是利用电流通过碳纤维所产生的热效应加热粘浸树脂、粘合剂等，使复合体系在制定的温度固化成型的一种方法。使碳纤维复合材加固混凝土结构工程可以在低温的环境下施工，同时亦为特殊固化温度要求的粘浸树脂提供中高温固化条件。该方法适应性和可操作性强，拓展了结构加固工程中粘贴碳纤维复合材的应用空间，可广泛用于建筑结构、道路桥梁、港口码头等设施的工程结构加固和补强修复。
具体实施方式：
粘贴碳纤维复合材的电热施工方法，是采用以碳纤维与高强纤维混编的单向布作为结构加固的主体材料，以碳纤维丝束作为发热载体，根据设计要求将纤维浸胶粘贴到被加固结构表面后形成回路连接到温度程序控制器上，按设定程序对回路施加电流，使碳纤维将电能转化为热能，通过辐射和传导对粘浸树脂加热，最终形成坚韧的纤维复合材加固带。
其中所述碳纤维与高强纤维混编的单向布是碳纤维与芳纶纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维中的一种或一种以上的混编单向布；所述被加固结构是指混凝土结构、金属结构或木结构。
该方法的具体实施步骤：
按照施工现场要求设定好温度控制器的控制参数；
将混编纤维单向布按设计要求裁剪好，用电线将之连接成回路并连接到温度控制器的整个控制体系中；
将纤维布按设计要求粘贴到被加固结构的固定位置，刮胶，完成后通电至按设定的固化温度和时间形成坚韧的纤维复合材加固带为止。
其中碳纤维与高强纤维混编的单向布，请参看同日申请的专利名称为“电热法粘贴碳纤维复合材用高性能纤维混编布”的专利文件；温度程序控制器可采用XMT-1。
根据需要可以选择：
1、环境低温模式
其基层处理方式与常规方法相同。纤维布裁切后将其中的碳纤维束依据需要相互连接形成单个或多个回路，浸胶粘贴后与控制箱连接，设定温度和时间后通电加热至程序结束。
2、快速固化模式
采用相应的粘浸胶(如：JGN-C碳纤维专用粘合剂)，常温自然凝胶后阶梯升温到所需温度并保持规定时间。
3.耐高温复合材料层模式
采用耐高温的环氧树脂固化体系胶，通过两次或多次升温完成加热固化过程。其中的环氧树脂可用双酚A型、酚醛环氧型、多官能环氧型树脂中的一种。耐高温耐高温胶用固化剂可选用改型胺类、咪唑类、酸酐类之一。
实施例1
被加固结构件需用长10m，宽0.1米碳纤维加固，要求快速固化(环境温度20℃，6小时)。将混编单向纤维布用JGN-C碳纤维专用粘合剂粘贴到结构部件上，然后连接到温度程序控制器上，接通电源，程序控制器按照程序指令先缓慢升温至30℃，维持30分钟，使粘合剂初固化，然后在6个小时内温度匀速由30℃升温至80℃再降至30℃，完成一个循环，加热完毕。结果在表1中给出。
实施例2
被加固结构件需用长8m，宽0.15米碳纤维加固，要求快速固化、环境低温模式(环境温度0℃，10小时)。将混编纤维布用JGN-C碳纤维专用粘合剂粘贴到结构部件上，然后连接到温度程序控制器上，接通电源，程序控制器按照程序指令先缓慢升温至30℃，维持30分钟，使粘合剂初固化，然后在10个小时内温度匀速由30℃升温至100℃在降至5℃，完成一个循环，加热完毕。结果在表1中给出。
比较例1
被加固结构件需用长10m，宽0.1米碳纤维加固(环境温度20℃)。将纤维布按常规施工步骤粘贴到结构部件上，然后在6个小时和72小时分别检测强度。结果在表1中给出。
比较例2
被加固结构件需用长8m，宽0.15米碳纤维加固，(环境温度0℃)。将纤维布按常规施工步骤粘贴到结构部件上，然后在6个小时和72小时分别检测强度。结果在表1中给出中给出。
表1
Claims (3)
1.粘贴碳纤维复合材的电热施工方法，是采用以碳纤维与高强纤维混编的单向布作为结构加固的主体材料，以碳纤维丝束作为发热载体，根据设计要求将纤维浸胶粘贴到被加固结构表面后形成回路连接到温度程序控制器上，按设定程序对回路施加电流，使碳纤维将电能转化为热能，通过辐射和传导对粘浸树脂加热，最终形成坚韧的纤维复合材加固带。
2.根据权利要求1所述的粘贴碳纤维复合材的电热施工方法，其特征在于：所述碳纤维与高强纤维混编的单向布是指碳纤维与芳纶纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维中的一种或一种以上的混编单向布。
3.根据权利要求1所述的粘贴碳纤维复合材的电热施工方法，其特征在于：所述被加固结构是指混凝土结构、金属结构或木结构。
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2010
- 2010-09-28 CN CN2010102943632A patent/CN101994397A/zh active Pending
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