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第三届全国公路桥梁维修与加固技术研讨会论文集 巨瀚高效能补强材料 翁冠群 台湾巨瀚科技公司 一、刖置 碳纤维使用于钢筋混凝土结构物的加固已经有十年以上，在国外已经被普遍接受使用，国内则 正蓬勃发展，使用经验也逐渐累积。巨瀚公司为台湾捷安特集团公司中专门从事复合材料产品制造 的制造公司，在台湾碳纤维加固领域为主要制造公司之一，在台湾921地震后，与各主要设计与施 工单位合作，针对施工单位需求提供品质良好施工容易的碳纤维补强材料，与业界持续互动，在各 种施工条件下累积相当的加固经验，藉以不断改善产品的稳定性与使用性。本文主要说明巨瀚碳纤 维补强材料在实际应用上的主要特性，提供设计施工的参考。 碳纤维为极细纤维，其单位强度高但直径极小，需藉由环氧树H旨(epoxy)结合成一体后在纤维方 向上具有高抗拉强度；补强时：将碳纤维依设计强度需要，以树脂粘结在混凝土上，藉以提高结构 物在碳纤维方向上的抵抗力。 如钢筋与混凝土间的握裹力一般，碳纤维与混凝土之间的结合力必须大于混凝土本身的抗剪强 度，这种胶黏剂涂抹于平整的混凝土表面，一般称之为底层树flD(primer)，其黏度通常较低，易于 渗入混凝土内与混凝土结合成类似树脂混凝土，可以加强混凝土强度，并与碳纤维密切结合，有效 传递剪力，而使碳纤维与混凝土结合成一体，达到补强效果。 在构造物的加固设计上，一般原则上避免两种性质差异过大的材料结合在一起，而碳纤维的强 度虽然甚高(约为钢筋的十倍)，但是其弹性系数却与钢筋相差不多，由钢筋混凝土的使用经验研判， 碳纤维用于钢筋混凝土的加固上不会有搭配问题，因此可以用于弥补钢筋混凝土内钢筋的抗拉不足 部分。 二、碳纤维加固的施工特性 碳纤维加固由于材料与惯常使用的钢筋混凝土或粘钢特性上有较大差异，其材料须配合加固需 求做设计，除强度需求为基本上须符合的条件外，施工性亦为不可忽略的一环，碳纤维布与环氧树 脂都须针对土木工程特性加以考量。 118 第三届全国公路桥梁维修与加固技术研讨会论文集 碳纤维布在碳纤维施工时的主要考虑条件如下： 1． 确保碳纤维排列方向 一般工程施工条件并不好，要确保碳纤维黏贴后的纤维排列整齐方向一致，不容易在施工 中掌握，而是靠碳纤维布本身构造保持。碳纤维布的制造要求主要就在制作出经过搬运、 展开、切割及黏贴等步骤后，碳纤维容易黏贴在施工者所要的位置与方向上。 2．确保碳纤维平直 碳纤维需平直才可发挥碳纤维强度特性。 3．确保碳纤维完整 碳纤维布在还没有上树脂前为碳纤维纱，须先加以固定，避免表面或侧面脱纱。 4．确保树脂容易渗入碳纤维 工地现场环境通常较差，材料存放条件较难掌握，或者在运送过程中，货柜无法控制温度， 则在高温环境下若碳纤维布含有树脂将在存放或运送过程中熟化，导致粘结树脂无法渗入 碳纤维布内，结合不完全，无法发挥加固效果。因此需使用不含树脂的碳纤维布。 环氧树脂在碳纤维施工时的主要考虑条件如下： 1． 树脂的施工温度 树脂的施工温度有其限制，通常在低温(如O。C)与高温(如50℃)需选用不同树脂，在温 差大的环境下施工不易；若同时使用多种树脂容易造成误用。 2． 树脂的抗水与潮湿性 一般树脂在相对湿度超过85％时或潮湿表面与下雨时不能使用，若施工环境无法避免这 些条件，应设定要求。 3． 混凝土表面湿度 一般环氧树脂不可使用于潮湿环境下，通常相对湿度不可高于85％，但在工地现场的环 境湿度难以掌控，而且也不易量测。 4．环氧树脂的施工性 底涂树脂必须能渗透到混凝土内，因此粘度必须较低，也不可以太快硬化；粘结树脂必须 能充分渗入碳纤维布内，粘度不可过高，但必须附着于碳纤维表面以使树脂有足够时间渗 入纤维布内，粘度亦不可过低，造成垂流，因此慎选树脂的粘度以达到最好的效果。 三、巨瀚碳纤维加固材料解决方案 为满足前述碳纤维加固对材