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。 |
