應用

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

• 建筑材料的老化

• 鋼筋銹蝕

• 車輛沖撞

• 火災

• 地震

使用要求提高

• 變形量減小

• 鋼筋內應力降低

• 裂縫寬度縮小

結構體系的改變

• 去掉了墻或欄

• 樓板開孔

結構規范要求的改變

• 抗震等級

• 因設計規范改變而作調整

設計或施工的失誤

• 配筋不足

• 構件厚度不足

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

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）

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

可用的材料

類型

Sika CarboDur XS 514

Sika CarboDur XS 1014

Sika CarboDur XS 1214

Sika CarboDur S 612

84

Sika CarboDur S 914

Sika CarboDur S 1014

1.4

Sika CarboDur M 614

Sika CarboDur M 914

Sika CarboDur M1014

Sika CarboDur M 1214

Sika CarboDur UH

類型

Sika CarboDur XS 514UH

包裝

Sika CarboDur碳纖維板：

• 包裝上有碳纖維板寬度尺寸的說明

• 每包為20m長

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

• 另行購買

西卡攪拌棒

• 另行購買

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％

彈性模量(均值)

彈性模量最小值

抗拉強度最小值

極限抗拉強度（均值）

3100 N/mm²

極限應變最小值

>1.35％

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％

玻化溫度（F.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℃）

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

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

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。可以用常用方法計算應力和變形，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

• 檢核混凝土和鋼筋中的應力

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）

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

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。

Sikadur 30的

拌合

• 預定劑量的包裝！

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。

• 散裝，非預計劑量！

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保混凝土基面（與碳纖維板）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

碳纖維板寬度

50mm

0.35kg/m

60mm

80mm

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。