專利名稱：粘貼碳纖維復(fù)合材的電熱施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種碳纖維復(fù)合材加固工程結(jié)構(gòu)部件的施工方法，尤其涉及一種粘貼 碳纖維復(fù)合材的電熱施工方法。本方法適用于建筑結(jié)構(gòu)、道路橋梁、港口碼頭等設(shè)施的工程 結(jié)構(gòu)加固和補(bǔ)強(qiáng)修復(fù)等。
背景技術(shù)：
碳纖維是一種高性能材料，已經(jīng)在航空、航天和軍事等方面已經(jīng)得到大量應(yīng)用。上 世紀(jì)80年代后被應(yīng)用到土木工程領(lǐng)域，使粘貼碳纖維復(fù)合材材料成為工程結(jié)構(gòu)加固的最 重要的方法之一。目前采用的粘貼碳纖維復(fù)合材加固混凝土結(jié)構(gòu)工程方法是利用環(huán)氧樹脂等高 分子材料優(yōu)良的粘接性能和常溫下可操作性能，將碳纖維按照設(shè)計的受力方向定向排布粘 貼，使樹脂固化后與之形成堅韌的碳纖維復(fù)合材料層，牢固地粘貼在被加固物體(混凝土、 木材、金屬等)基層上，從而達(dá)到提高結(jié)構(gòu)部件承載力的目的。這種方法簡便快捷，但是由 于環(huán)氧樹脂是溫度敏感性材料，在較低溫度下(10°c以下)黏度驟然增加，反應(yīng)速度放緩不 能正常固化，無法滿足戶外工程的低溫施工要求。許多特殊應(yīng)用條件下常溫固化的環(huán)氧樹 脂也無法滿足要求，例如耐高溫、耐化學(xué)物質(zhì)、限時快速搶修等情況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的粘貼碳纖維復(fù)合材在較低溫度下(10°C以下)黏 度驟然增加，反應(yīng)速度放緩不能正常固化，而無法滿足戶外工程的施工要求以及在許多特 殊應(yīng)用條件下常溫固化的環(huán)氧樹脂無法滿足施工要求的技術(shù)問題，提供一種粘貼碳纖維復(fù) 合材的電熱施工方法。碳纖維是一種高強(qiáng)度高模量的非金屬材料，它同時具有導(dǎo)電和導(dǎo)熱 性能，是一種極佳的電熱材料。該方法采用以碳纖維與高強(qiáng)纖維混編的單向布作為結(jié)構(gòu)加 固的主體材料，以碳纖維絲束作為發(fā)熱載體，根據(jù)設(shè)計要求將纖維浸膠粘貼到被加固結(jié)構(gòu) 表面后形成回路連接到溫度程序控制器上，按設(shè)定程序?qū)芈肥┘与娏?，使碳纖維將電能 轉(zhuǎn)化為熱能，通過輻射和傳導(dǎo)對粘浸樹脂加熱，最終形成堅韌的纖維復(fù)合材加固帶。本發(fā)明的特點及有益效果采用粘貼碳纖維復(fù)合材的電熱施工方法，是利用電流 通過碳纖維所產(chǎn)生的熱效應(yīng)加熱粘浸樹脂、粘合劑等，使復(fù)合體系在制定的溫度固化成型 的一種方法。使碳纖維復(fù)合材加固混凝土結(jié)構(gòu)工程可以在低溫的環(huán)境下施工，同時亦為特 殊固化溫度要求的粘浸樹脂提供中高溫固化條件。該方法適應(yīng)性和可操作性強(qiáng)，拓展了結(jié) 構(gòu)加固工程中粘貼碳纖維復(fù)合材的應(yīng)用空間，可廣泛用于建筑結(jié)構(gòu)、道路橋梁、港口碼頭等 設(shè)施的工程結(jié)構(gòu)加固和補(bǔ)強(qiáng)修復(fù)。
具體實施例方式粘貼碳纖維復(fù)合材的電熱施工方法，是采用以碳纖維與高強(qiáng)纖維混編的單向布作 為結(jié)構(gòu)加固的主體材料，以碳纖維絲束作為發(fā)熱載體，根據(jù)設(shè)計要求將纖維浸膠粘貼到被加固結(jié)構(gòu)表面后形成回路連接到溫度程序控制器上，按設(shè)定程序?qū)芈肥┘与娏鳎固祭w 維將電能轉(zhuǎn)化為熱能，通過輻射和傳導(dǎo)對粘浸樹脂加熱，最終形成堅韌的纖維復(fù)合材加固帶。其中所述碳纖維與高強(qiáng)纖維混編的單向布是碳纖維與芳綸纖維、玻璃纖維、玄武 巖纖維中的一種或一種以上的混編單向布；所述被加固結(jié)構(gòu)是指混凝土結(jié)構(gòu)、金屬結(jié)構(gòu)或 木結(jié)構(gòu)。該方法的具體實施步驟按照施工現(xiàn)場要求設(shè)定好溫度控制器的控制參數(shù)；將混編纖維單向布按設(shè)計要求裁剪好，用電線將之連接成回路并連接到溫度控制 器的整個控制體系中；將纖維布按設(shè)計要求粘貼到被加固結(jié)構(gòu)的固定位置，刮膠，完成后通電至按設(shè)定 的固化溫度和時間形成堅韌的纖維復(fù)合材加固帶為止。其中碳纖維與高強(qiáng)纖維混編的單向布，請參看同日申請的專利名稱為“電熱法粘 貼碳纖維復(fù)合材用高性能纖維混編布”的專利文件；溫度程序控制器可采用XMT-I。根據(jù)需要可以選擇1、環(huán)境低溫模式其基層處理方式與常規(guī)方法相同。纖維布裁切后將其中的碳纖維束依據(jù)需要相互 連接形成單個或多個回路，浸膠粘貼后與控制箱連接，設(shè)定溫度和時間后通電加熱至程序結(jié)束。2、快速固化模式采用相應(yīng)的粘浸膠(如JGN-C碳纖維專用粘合劑)，常溫自然凝膠后階梯升溫到 所需溫度并保持規(guī)定時間。3.耐高溫復(fù)合材料層模式采用耐高溫的環(huán)氧樹脂固化體系膠，通過兩次或多次升溫完成加熱固化過程。其 中的環(huán)氧樹脂可用雙酚A型、酚醛環(huán)氧型、多官能環(huán)氧型樹脂中的一種。耐高溫耐高溫膠用 固化劑可選用改型胺類、咪唑類、酸酐類之一。實施例1被加固結(jié)構(gòu)件需用長10m，寬0. 1米碳纖維加固，要求快速固化(環(huán)境溫度20°C， 6小時)。將混編單向纖維布用JGN-C碳纖維專用粘合劑粘貼到結(jié)構(gòu)部件上，然后連接到溫 度程序控制器上，接通電源，程序控制器按照程序指令先緩慢升溫至30°C，維持30分鐘，使 粘合劑初固化，然后在6個小時內(nèi)溫度勻速由30°C升溫至80°C再降至30°C，完成一個循環(huán)， 加熱完畢。結(jié)果在表1中給出。實施例2被加固結(jié)構(gòu)件需用長8m，寬0. 15米碳纖維加固，要求快速固化、環(huán)境低溫模式(環(huán) 境溫度0°C，10小時)。將混編纖維布用JGN-C碳纖維專用粘合劑粘貼到結(jié)構(gòu)部件上，然后 連接到溫度程序控制器上，接通電源，程序控制器按照程序指令先緩慢升溫至30°C，維持 30分鐘，使粘合劑初固化，然后在10個小時內(nèi)溫度勻速由30°C升溫至100°C在降至5°C，完 成一個循環(huán)，加熱完畢。結(jié)果在表1中給出。比較例1
被加固結(jié)構(gòu)件需用長10m，寬0. 1米碳纖維加固(環(huán)境溫度20°C )。將纖維布按常 規(guī)施工步驟粘貼到結(jié)構(gòu)部件上，然后在6個小時和72小時分別檢測強(qiáng)度。結(jié)果在表1中給
出ο比較例2被加固結(jié)構(gòu)件需用長8m，寬0. 15米碳纖維加固，(環(huán)境溫度0°C )。將纖維布按常 規(guī)施工步驟粘貼到結(jié)構(gòu)部件上，然后在6個小時和72小時分別檢測強(qiáng)度。結(jié)果在表1中給 出中給出。表 權(quán)利要求
粘貼碳纖維復(fù)合材的電熱施工方法，是采用以碳纖維與高強(qiáng)纖維混編的單向布作為結(jié)構(gòu)加固的主體材料，以碳纖維絲束作為發(fā)熱載體，根據(jù)設(shè)計要求將纖維浸膠粘貼到被加固結(jié)構(gòu)表面后形成回路連接到溫度程序控制器上，按設(shè)定程序?qū)芈肥┘与娏鳎固祭w維將電能轉(zhuǎn)化為熱能，通過輻射和傳導(dǎo)對粘浸樹脂加熱，最終形成堅韌的纖維復(fù)合材加固帶。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粘貼碳纖維復(fù)合材的電熱施工方法，其特征在于所述碳纖 維與高強(qiáng)纖維混編的單向布是指碳纖維與芳綸纖維、玻璃纖維、玄武巖纖維中的一種或一 種以上的混編單向布。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粘貼碳纖維復(fù)合材的電熱施工方法，其特征在于所述被加 固結(jié)構(gòu)是指混凝土結(jié)構(gòu)、金屬結(jié)構(gòu)或木結(jié)構(gòu)。
全文摘要
粘貼碳纖維復(fù)合材的電熱施工方法是為了實現(xiàn)粘貼碳纖維復(fù)合材工藝快速化及在較低溫度下施工而設(shè)計的。采用以碳纖維與高強(qiáng)纖維混編的單向布作為結(jié)構(gòu)加固的主體材料，以碳纖維絲束作為發(fā)熱載體，根據(jù)設(shè)計要求將纖維浸膠粘貼到被加固結(jié)構(gòu)表面后形成回路連接到溫度程序控制器上，按設(shè)定程序?qū)芈肥┘与娏?，使碳纖維將電能轉(zhuǎn)化為熱能，通過輻射和傳導(dǎo)對粘浸樹脂加熱，最終形成堅韌的纖維復(fù)合材加固帶。該方法可以實現(xiàn)碳纖維復(fù)合材加固混凝土結(jié)構(gòu)工程在低溫及常溫環(huán)境下的快速固化，為特殊固化溫度要求的粘浸樹脂提供了中、高溫固化條件。該方法適應(yīng)性和可操作性強(qiáng)，拓展了結(jié)構(gòu)加固工程中粘貼碳纖維復(fù)合材的應(yīng)用空間。
文檔編號E04G23/02GK101994397SQ20101029436
公開日2011年3月30日 申請日期2010年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月28日
發(fā)明者曹陽, 王秉權(quán), 蔣松巖, 趙文濤 申請人:遼寧省建設(shè)科學(xué)研究院