結構碳纖維貼覆補強工程

一、 碳纖維複合材料補強施工說明

1、施工概述及要點：
       JC 強化碳纖維補強工法係利用強化碳纖維包覆於受損結構體外部，強化纖維以特配環氧樹脂固定於結構體後，使強化纖
      維及結構體合為一體，以增加結構體之強度及韌性(如柱之軸力，梁之彎矩及剪力)，以抵抗外力。唯在包覆強化纖維前應
      將結構體原有之瑕疵先行修復(如裂縫或鋼筋外露等)。

2、.施工步驟：

       表層打磨及R角施作

a)以手持電動打磨器將施工體表層拋光，廢除任何老舊之油漆、貼附物，使原有之水泥面顯現之。

b)打磨後之施工體表層必須堅硬平整，高低不平之處差異不可大於1公厘(1mm)

c)施工體表層之尖角處不得存在，須將之磨成弧形，且梁至版接合處需以EPOXY砂漿作成內R角，施作碳纖維時，
    弧徑至少10公厘。如圖：

d)施工體打磨後之表面不得於打底膠前存有灰塵等之貼附物。如以濕布擦拭除之，則必須待完全乾燥後，方得繼續施工。

3.裝備及工具：
   a)碟狀電動打磨器、小型空氣壓縮機、清潔之布料。
   b)安全帽、口罩、防塵眼鏡及其他有關安全施工裝備。

表層修補

1.施工目的：
   a)施工體表面之不平整處須先整修。
   b)施工體表面之間隙須先填補。

2.施工步驟：
   a)較大之間隙及孔洞可以等質之水泥先行填補，以求層面之光整及堅固。

   b)表層面不得有任何突出之金屬物，與層面平行之金屬物須先做防銹處理。
   c)以指定之環氧樹脂填隙於施工體之裂縫處。
   d)施工體表層之光潔完整，誤差不可超過1公厘。


3.裝備及工具：環氧樹脂、防銹塗料。沙紙等。

底膠施工

  1.施工目的：
     a)底膠之作用：
           1施工體表面光整/堅硬
           2細小之孔隙得以填補
           3產生雙界面化學反應，結合鋼筋水泥體與碳纖維

2.施工步驟：
    a)該類底膠有一定之時效，於混合前，須先開列工作進度表，將天候因素(溫度/濕度)、施工面積、步驟、速度、技術人員
       熟練程度等，列入全盤之考量，以期於最短時間之內，將混合好之底膠全數施工，以便控制結合效率。
    b)膠劑及硬化劑混合比為2：1，此比重必須以量器測之。倒入”圓型”容器內，以電動攪拌器混攪之。保持固定之攪動方向
        2至3分鐘，以求得均勻之底膠。
    c)以油漆用之滾筒將之塗覆於施工體表面，不得有氣泡存在於施工後之表層。
    d)表層吸膠性質不見得均勻，施膠後進行二次檢視，以確保膠不足之再次塗覆。

3.裝備及工具：
   a)底膠混合工具：圓型容器、稱重量測器、電動攪拌器。
   b)底膠施工工具：滾筒、托盤、防塵眼鏡、塑膠式橡皮手套。

碳纖維施工

 1.施工步驟：
    a)正式加覆碳纖維之前，開列工作計劃單，包括：
       1施工體之面積形狀，光整程度。
       2預計施工天數，及施工時天氣之狀況或預報。
       3膠劑/硬化劑混合之後之有效施工時間表。
       4技術人員熟練程度、分工合作效率等之分析與膠合時間之組配。

   b)碳纖維依施作現況裁剪，以利施工。
   c)底膠使用量規格：
   d)碳纖維因有方向性，是故必須與計劃一致，其背覆之紙料，須先行除之，以利第二層或表面最終處理。
   e)碳纖維舖覆完成後30分鐘至3小時內，才得第二次表層膠劑之施工，使施工體更具有堅硬、光整之型。

2.裝備及工具：
    a)碳纖維丈量及剪裁工具。
    b)混合膠劑/硬化劑之圓型容器、計量器、電動攪拌器。
    c)碳纖維舖覆之滾筒、托盤、刮刀等。
    d)安全眼鏡、橡膠手套、及其它相關安全裝備。

FRP 碳纖維補強

◎ 碳纖維簡介：
碳纖維之崛起源自於50年代東西兩大集團之首–美國、蘇俄為了太空競賽，需要質輕且機械強度高的材料，碳纖維因運而生。之後日本大阪研究所進騰教授利用聚丙烯腈（polyacrylonitrile簡稱PAN）燒成碳纖維，1965年日本大谷杉郎發明瀝青系碳纖維。此後碳纖維之發展即以PAN（聚丙烯腈）、Pitch（瀝青）及Rayon（嫘縈）等為發展碳纖維之三大母材。而用來製造碳纖維之母材，發展至今不下百種，但在製程之難易、成本、含碳量等考量下，真正能符合實用者的僅PAN，Pitch與Rayon三種而已。

◎ 碳纖維之應用：
由於全世界之碳纖維約85％來自PAN系，而15％來自於瀝青系及嫘縈系，在生產高強度纖維時，其母材主要來自於PAN系。而碳纖維即是由PAN纖維氧化燒製而成，由於製造成本高，故大量用於航空器材。其主要目的是對於材質上做強化，藉以提高強度和係數（硬度），而目前已被廣泛使用在汽車工業用品與建築工程上。

※Advantages優點：
1. 施工：省時簡易、品質保證。
2. 重量：只有普通鋼材的1/4重。
3. 耐久性：可長時抗腐蝕和惡劣環境、氣候變化的破壞。
4. 抗拉強度：是同等截面鋼材的7倍以上。
5. 適用範圍：混凝土、鋼構、木造等結構均可施作。
6. 適用理由：可大幅強化構件之抗震、耐久與承載能力。
7. 用途：各式建築物之梁、柱、板、牆與混凝土、隧道、港灣設施、煙囪、倉庫

※Carbon Fiber Reinforcement SOP碳纖維補強標準作業流程：
1. 去除原粉刷層。
2. 將所有的裂縫灌注EPOXY。
3. 以輕質砂漿抹平於混凝土表面並使之平整。
4. 塗碳纖維底劑。
5. 上積層樹脂。
6. 貼附碳纖維貼片。
7. 上碳纖維基層樹脂。
8. 完工後表面處理：依業主或建築師指定之層面施作。

◎注意：A. 硬化會因氣候而導致凝結的快慢。B. 增加或減少硬化劑混合量會導致降低膠劑的黏著性。

碳素纖維補強材料

碳素纖維補強工法屬於一種以同一方向排列之碳素纖維，只需以常溫硬化樹脂貼於水泥結構體之表面即可，是一種非常簡單且優良之補強施工方法，因為碳素纖維擁有優良的性能，所以在各式各樣的水泥結構體的補強上可得到很高的效果。

施工性:
    1. 少人數，短工期即可完成。施工方法簡單，只需用常溫硬化樹脂貼於碳素纖維即可。
    2. 不需用重機械，手工作業即可，施工空間不受限制。
    3. 複雜的形狀亦可輕鬆施工，因為補強材料為薄型柔網片，所以可自由自在地施工於各種複雜形狀之結構體上，而且可自
        由剪裁。
    4. 結構體重量與剖面面積增加微小，一層的TOW SHEET，約1mm前後，比重為鐵的1/5，幾乎不增加結構體的重樣負荷
        與剖面面積。

l單位面積之質量

l底劑

l積層樹脂

碳纖維施工步驟說明 下載