簡介 |
此加固系統可用于鋼筋混凝土、砌體、天然石灰,鋼材和木材上。
系統組成
- Sika CarboDur碳纖維板
- Sikadur 30結構膠
- Sika CarboDur預應力系統
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應用
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經EMPA大量測試研究,用碳纖維制成的抗腐蝕板進行鋼筋混凝土結構、砌體結構、鋼結構、鋁材和木結構的外貼式加固是可行的。西卡在此基礎上發展了只要將基層處理一下,無需其它工序的經濟型的碳纖維板加固系統。
需要加固的原因
荷載增加
- 動載增加
- 交通荷載增加
- 工業建筑中安裝重型機械設備
- 建筑物使用功能的改變
部份結構損壞
使用要求提高
結構體系的改變
結構規范要求的改變
設計或施工的失誤
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優點 |
- 自重輕
- 可任意長度、免搭接
- 厚度小
- 運輸方便(卷型)
- 材料交叉施工簡單
- 施工費用低、無需起重安裝設備
- 強度極高
- 有不同彈性模量的材料可以選擇
- 杰出的抗疲勞性能
- 高抗堿性
- 不會腐蝕
- 邊緣整齊沒有外露的纖維絲
- 在很多國家的常規建筑上都允許使用
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測試報告/許可 |
- 用Sika CarboDur 加固的砼梁的靜載測試(EMPA報告號:154490/1,1994)
- 紅外線成像儀對Sika滾壓施工法進行空鼓分析(EMPA報告號:154490。1994)
- 用Sika CarboDur 加固的砼梁的火災實驗(EMPA報告號:148795,1994)
- 在動荷載狀況下進行Sika CarboDur的粘貼施工,(EMPA報告號:170 569e
1999)
- Sika CarboDur的疲勞破壞測試,(EMPA報告號:402017E/2,1999)
- Sika CarboDur預應力碳纖維板加固測試,(EMPA報告號:172475/2,1998)。
- 混凝土梁外貼Sika CarboDur碳纖維板加固的分析方法和設計建議(美國材料協會,SSRP報告,2000)
- Sika CarboDur碳纖維板對混凝土梁的預應力加固(VTVV,報告號:R-9-00,2000)
- 允許使用Sika CarboDur的結構德國建筑技術協會Z-36,12-29,1997)
- Sika CarboDur碳纖維板和Sikawarp碳纖維布的實驗(法文)
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學術論文 |
- BanzlgegH Stelgegw;1989年)《用于承受荷載的節點處的環氧粘結劑》,1989年8月瑞士Baublat
No.64.
- Deaglgg M.,1993年德國《用預應力復合碳纖維材料進行結構加固》,聯邦材料測試中心,EMPA報告編號:1993年
224號
- Deaglgg M.,1994年《碳纖維板在建筑工業中加固混凝土結構的運用》,瑞士建筑工程第26號:1994年6月23日.
- Deaglgg M.,1994年《碳纖維板在建筑工業中加固混凝土結構的運用》,瑞士建筑工程第26號,19994年6月23日
- Meleg,J 1994(德國)《用碳纖維復合材料進行結構加固》,VDI報告編號:1080,1994,第587-594頁)
- SIKA聯邦材料測試中心(德國)《用碳纖維板進行結構加固檔案號》,D0182,21.9.95
- SIKA公司1997年《用碳纖維片材進行結構加固》,Sika CacooD大會1997年11月
- Kropf W.,Mele,H.,1999年(德國)《用碳纖維板加固大結構建筑》Weinfelden
1999年11月
- Andra H,-P.,1999年(德國)《在橋梁結構上的碳纖維預應力加固》,Bavariag道路結構管理部門,Kalmoaog,1995年9月
- Seim W., KarbhanV.,SeibleF.,1999年(德國)《用外貼碳纖維加固混凝土樓板》Betoo-und
Stahicetonbau 94(1999),NO,11
- MeierH,2000(德國)《復合碳纖維材料加固結構:特別應用案例,用于改變用途和新建工程結構的復合碳纖維材料》TFB
Wildegg, 2003年3月
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可用的材料 |
Sika CarboDur XS 抗拉彈性模量 165000 N/mm2 |
類型 |
寬度(mm) |
厚度(mm) |
截面面積(mm2) |
Sika CarboDur XS 514 |
50 |
1.4 |
70 |
Sika CarboDur XS 1014 |
100 |
1.4 |
140 |
Sika CarboDur XS 1214 |
120 |
1.4 |
168 |
Sika CarboDur XS 1514 |
150 |
1.4 |
210 |
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Sika CarboDur S 抗拉彈性模量 165000 N/mm2 |
類型 |
寬度(mm) |
厚度(mm) |
截面面積(mm2) |
Sika CarboDur S 512 |
50 |
1.2 |
60 |
Sika CarboDur S 612 |
60 |
1.2 |
72 |
Sika CarboDur S 812 |
80 |
1.2 |
96 |
Sika CarboDur S 1012 |
100 |
1.2 |
120 |
Sika CarboDur S 1212 |
120 |
1.2 |
144 |
Sika CarboDur S 1512 |
150 |
1.2 |
180 |
Sika CarboDur S 614 |
60 |
1.4 |
84 |
Sika CarboDur S 914 |
90 |
1.4 |
126 |
Sika CarboDur S 1014 |
100 |
1.4 |
140 |
Sika CarboDur XS 1214 |
120 |
1.4 |
168 |
Sika CarboDur M(相當于鋼材) |
抗拉彈性模量 210000 N/mm2 |
類型 |
寬度(mm) |
厚度(mm) |
截面面積(mm2) |
Sika CarboDur M 514 |
50 |
1.4 |
70 |
Sika CarboDur M 614 |
60 |
1.4 |
84 |
Sika CarboDur M 914 |
90 |
1.4 |
126 |
Sika CarboDur M1014 |
100 |
1.4 |
140 |
Sika CarboDur M 1214 |
120 |
1.4 |
168 |
Sika CarboDur UH |
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抗拉彈性模量 400000 N/mm2 |
類型 |
寬度(mm) |
厚度(mm) |
截面面積(mm2) |
Sika CarboDur XS 514UH |
50 |
1.4 |
70 |
包裝 |
Sika CarboDur碳纖維板:
Sikadur -30結構粘接劑
- 每套(A組份+B組份):5kg
- 每托架400kg(80×5kg)
其它包裝:A組份30kg桶裝,B組份10kg桶裝
每托架560kg(14×30kgA組份和14×10kg B組份)
丙酮清潔劑:
1-5kg桶裝,20 kg -160kg圓桶裝 |
Sika CarboDur |
Sika CarboDur施工專用橡皮滾筒
西卡攪拌棒
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技術參數
Sika CarboDur |
碳纖維板 |
有效期 |
無限(避免陽光直射) |
材質 |
碳纖維增強聚合物(環氧基材) |
顏色 |
黑色 |
碳纖維含量 |
70% |
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Sika CarboDurXS |
Sika CarboDurS |
SikaCarboDurM |
Sika CarboDur HU |
彈性模量(均值) |
165000 N/mm2 |
165000 N/mm2 |
210000 N/mm2 |
400000 N/mm2 |
彈性模量最小值 |
>160000 N/mm2 |
>160000 N/mm2 |
>200000 N/mm2 |
>390000 N/mm2 |
抗拉強度最小值 |
>2200 N/mm2 |
>2800 N/mm2 |
>2800 N/mm2 |
>1800 N/mm2 |
極限抗拉強度(均值) |
2400 N/mm2 |
3100 N/mm2 |
3100 N/mm2 |
1900 N/mm2 |
極限應變最小值 |
>1.35% |
>1.70% |
>1.35% |
>0.45% |
沿碳纖維縱向的機械性能 |
Sika dur 30結構粘結劑 |
外觀 |
A組份:白色漿體
B組份:黑色漿體
A組份+B組份:混合后是淺灰色的 |
混合比 |
A組份:B組份=3:1(重量比),用磅稱能確保準確的混合比 |
粘稠度 |
A+B組份混合:糊狀漿體 |
保質期 |
在5℃~25℃存貯條件下,原廠包裝24個月 |
施工溫度 |
基面溫度和環境溫度在10℃~35℃ |
施膠時間(F.I.P*) |
120分鐘(-10℃),40分鐘(+35℃) |
粘膠時間(F.I.P*) |
30分鐘(+35℃) |
抗壓強度 |
抗壓強度的發展(圖表)
|
收縮率 |
0.04% |
;瘻囟龋‵.I.P*) |
+62℃ |
抗熱變性
(ASTM D648) |
固化時間 熱變形溫度
7天 +10℃ +36℃
7天 +35℃ +53℃
6小時 +60℃ +53℃
3小時 +80℃ +53℃ |
彈性模量(F.I.P*) |
12800 N/mm2 |
粘結強度
濕狀態(F.I.P*) |
混凝土破壞 (~4N/mm2) |
抗剪強度(F.I.P*) |
混凝土破壞 (~15N/mm2) |
熱膨脹系數(按西卡標準) |
9*10-6/℃(-10℃~+40℃) |
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注: F.I.P*為國際預應力協會
所給數值可能隨攪拌后的混合物的密度和含氣量不同產生變化 |
預應力碳纖維板系統 |
用途 |
- 橋梁縱向和橫向的結構加固
- 磚墻和混凝土墻體的抗震加固
- 工業、商業建筑物和大跨度結構的加固
- 所有氣候條件下的加固
- 提高體外預應力結構的耐久性
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優點 |
- 應用在既有結構上,預應力施工簡單
- 自重輕,施工容易
- 初始應變較高,預應力損失小
- 截面小,不增大結構體積
- 具有與預應力鋼索同級的預應力
- 無應力腐蝕開裂風險
- 可用作無腐蝕預應力筋
- 充分利用Sika CarboDur碳纖維板的高機械強度
- 與非預應力相比,能節省30%-50%的材料用量
- 在加固鋼筋混凝土結構時,能得到最優性價比
- 提高結構使用年限,通過縮小裂縫寬度,降低受拉鋼筋的應變和提高腐蝕性能
- 預應力加固也適用于恒載突然增加的狀況
- 減少既有結構中鋼筋的拉伸應變
- 在基面溫度較低和環境溫度較高的情況下,無需加熱,即可進行結構加固施工
- 板厚最大達到2.4mm
- 較短的板端錨固區域
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系統構成 |
Sika LCB |
Sika-StrasssHead |
Sika碳纖維板型號 |
V914 |
V624 |
橫截面面積 |
126mm2 |
144mm2 |
施加的預應力 |
200KN |
220KN |
預加拉應力 |
9.5% |
9.5% |
張拉錨具 |
Leoba LCB |
SressHead 220 |
設計要點
一般概述 |
Sika CarboDur碳纖維板無殘余變形。
因此當碳板在鋼筋屈服后混凝土破壞前發生破壞時,加固部份就達到最大抗彎強度。破壞的形態與碳板的截面厚度有關。為了限制裂縫寬度和和變形,在使用狀況下,鋼筋不應達到屈服點。必須避免由于加固面的位移或碳纖維層面剝離而產生剪切裂縫?梢杂贸S梅椒ㄓ嬎銘妥冃,并應按SIKA
160(1989年)和162(1989年)的標準加以硬認。 |
評估結構狀況的過程 |
尺寸因素(幾何、鋼筋面積、布筋情況,要加固施工面的平整度),原有建筑材料的質量。環境氣候狀況,使用情況,結構原設計使用條件。 |
驗證 |
荷載安全性
- 未經加固的結構(允許降低總安全系數>1.0)
- 加固過的結構(若有上述破壞方式的產生,檢查應變)
- 碳纖維板的剪力
- 錨固
抗疲勞性能
結構的使用性能
- 考慮平均應變值(假定結構彈性階段和混凝土應變會隨時間變化)
- 鋼筋中應力(在使用條件下無塑性變形)
- 裂縫寬度(在使用條件下,鋼筋中應力受限制)
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施工
重點 |
- 處理過的基面與結構膠的粘接拉伸強度平均為2.0N/mm2,最小達到1.5N/mm2
- Sika CarboDur系統必須 避免長期陽光直射。
- 粘接劑的最高允許使用溫度是+50℃,在使用Sika CarboDur Heating設備時和用Sikadur30LP型粘接劑時,其長期使用溫度可達到+70℃
- 基面最大含水率為4%,最低施工溫度是+10℃
- 在施工過程中,周圍環境和基面溫度不得低于露點溫度以上+3℃
- 施工Sikadur30粘接劑必須符合技術指導上的說明
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基層(要求) |
鋼筋混凝土結構:
干凈、無油脂、疏松剝離的混凝土,干燥
處理方法:噴砂或打磨
木結構或磚石結構:
干凈、無油、表面無疏松
處理方法:噴砂、創平或打磨
鋼結構:
干凈、無油脂和銹蝕
處理方法:噴砂或打磨,用Icosit-277 或 Sikagard-63N做界面劑
處理完后,用工業吸塵器吸去表面所有的粉塵。
表面在施膠前必須磨平整,凸起部份和模板印不得超過0.5mm。
基面的平整度必須用金屬板檢核,最大高差為2m長度內10mm。
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Sikadur 30的
拌合 |
將組份B加入組份A,為避免空氣進入,用低速電鉆(最大500
rpm轉/分)攪拌。攪拌3分鐘以上達到外觀顏色一致。然后將整個混合物倒入干凈的容器里,再次低速攪拌至少一分鐘,攪拌過程中盡量減少空氣的進入。
在容器內攪拌材料。
稱取正確的比例的A.B組份,先將材料在容器內拌勻,再采用上述預定劑量包裝相同的攪拌方法用低速電鉆正確攪拌。
結構膠的施膠時間在樹脂和固化劑混合后,就開始了。在高溫時施膠時間短些,在低溫時施工時間會延長些。一次拌合量越大,施膠時間越短。為了在高溫情況下得到較長的工作時間,拌合結構膠可以分成幾份攪拌。另一種方法是在攪拌之前,在低溫下保存A、B組份。 |
Sika CarboDur
碳纖維板的施工應用 |
如果是在混凝土表面有大的砂眼或蜂窩磨面,必須首先用修補砂漿修補。Sikadur-30型粘結劑必須被用作確;炷粱妫ㄅc碳纖維板)良好粘結的粘結層,修補砂漿用Sikadur
41 或Sikadur 30。如果采用Sikadur-30,則加入大約1:1的重量比的Sikadur-501石英砂配置而成。
將碳纖維板放置在桌上,用白布蘸丙醇清潔劑擦拭板的空白面。將Sikadur-30以T型涂覆在碳板上。用抹刀將Sikadur-30均勻的在已做過處理的無塵的基面上涂很薄的一層。
在粘結劑的粘貼時間內,將Sika CarboDur碳纖維板按在準備好的基面上。用西卡橡皮滾筒壓至粘結劑從板的兩邊擠出來,去除多余的粘結劑。
在現場應該做樣板來檢測粘結劑的固化速率和最終強度。檢測固化后的抗拉和抗彎強度。
標準平均值:在+23℃時,固化期7天
抗壓強度>75Mpa
抗彎強度>35Mpa
假設碳板需要交叉施工,則在第一層施工完畢的碳纖維板上用丙醇清潔劑去油,如果要多層粘貼,則必須用丙醇清潔劑擦拭碳板的兩面(都要接觸粘結劑),在這種情況下,建議用Sikadur-330作為粘結劑。
如果需要,Sika CarboDur碳纖維板必須有防火材料保護。
當Sikadur-30粘結劑固化后,必須用輕輕敲擊的方法和紅外探測儀對碳纖維板進行空鼓試驗。
暴露位置的碳纖維板可用類似Sikagard-550W Elastlc
Sikagard-ElastoColor CW的保護涂料涂覆。 |
粘結劑用量 |
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碳纖維板寬度 |
Sikadur-30用量 |
50mm |
0.35kg/m |
60mm |
0.40kg/m |
80mm |
0.55kg/m |
90mm |
0.70kg/m |
100mm |
0.80kg/m |
120mm |
1.0kg/m |
150mm |
1.2kg/m |
由于基面的平整度和碳纖維板的橫截面狀況,粘結劑實際用量可能較高。 |
清潔 |
用丙醇清潔劑用好的施工工具,用溫水肥皂徹底沖洗手和皮膚。固化后的材料只能用機械鏟除。 |
對于Sika CarboDur碳纖維板的一些建議 |
切割 |
優先采用金剛石切割機切割要求的長度。 |
保護措施 |
切割時戴好防細微纖維的護目鏡,面具和手套。 |
Sikadur-30安全指導 |
安全性提示 |
本產品可引起皮膚過敏(表皮刺激)!
工作開始前先在手上和其它皮膚暴露部位涂覆防護霜,穿防護服(手套和護目鏡)。如眼鏡或粘膜接觸本產品,請立即用潔凈溫水沖洗,并迅速求醫。 |
生態環境影響 |
未固化組份對水有污染,因此不應隨意倒入下水道,水源或土壤地面,丙醇和Sikadur-30的殘余特應根據當地相關法規處理。 |
毒性 |
A組份:參見包裝上的相關說明
B組份:無毒 |
運輸要求 |
A組份:非危險品
B組份:包裝在500kg內,8/65c。
具體細節請參閱材料安全說明書。 |