Analyse- und Behandlungsleitfaden für Hohlräume bei der Verstärkung mit Kohlenstofffaser-verstärktem Polymer (CFRP)

Die Verstärkung mit Kohlenstofffaser-verstärktem Polymer (CFRP), bekannt für ihre ausgereifte Technologie und hohe Effektivität, ist zu einer gängigen Methode in Bauprojekten zur strukturellen Verstärkung geworden. Ihr grundlegendes Prinzip besteht darin, Kohlenstofffasergewebe mit einem speziellen strukturellen Klebstoff auf der Betonoberfläche anzubinden, wodurch eine Verbundstruktur entsteht. Dadurch können CFRP und Beton synergistisch zusammenwirken und somit die Tragfähigkeit des Bauteils oder der Struktur verbessern (z. B. Verringerung der Verformung, Reduzierung der Spannung, Hemmung der Rissausbreitung).

In der Praxis sind jedoch „Voids“ (Delaminationen) das häufigste Problem. Laut den Anforderungen der GB50550-Norm für die Bauqualitätsgenehmigung bei der Verstärkung von Gebäudeteilen weisen Voids darauf hin, dass das Carbonfasergewebe nicht vollständig mit dem Beton verbunden ist, wodurch eine wirksame Verbundwirkung verhindert wird. Wenn die Void-Fläche mehr als 5 % der gesamten Klebefläche ausmacht (d. h. die wirksame Klebefläche weniger als 95 % beträgt), gilt die Verstärkungsarbeit als nicht konform und muss erneut ausgeführt werden.

I. Hauptursachen für Voids

Unzureichende Vorbereitung des Untergrunds:

Oberfläche des Betons nicht eben geschliffen.

Erforderliches Schleifen wurde ausgelassen (insbesondere das Abrunden von Ecken auf den vorgeschriebenen Radius).

Der Untergrund ist feucht, mit Staub/Fett verunreinigt oder Risse wurden nicht vorab repariert und ausgeglichen.

Mängel bei der Klebstoffapplikation:

Unregelmäßige Auftragung des Harzes, was zu unterschiedlichen Schichtdicken führt.

Klebstoff nicht gleichmäßig aufgetragen, insbesondere ungenügende Mengen, besonders in komplexen Bereichen wie Ecken.

Keine erneute Beschichtung oder ungleichmäßige erneute Beschichtung nach dem Aufbringen des Gewebes, was zu ungenügender zweiseitiger Durchtränkung des Carbonfasergewebes führt.

Nicht normgerechte Gewebeauflege-Operation:

Das Gewebe wurde beim Auflegen nicht straff gezogen oder richtig ausgerichtet.

Unzureichende oder nicht effektive Verwendung eines Rollers/Wischergeräts, um die unter dem Gewebe eingeschlossene Luft zu entfernen.

Unzureichende Roll-/Wischoperation, sodass nicht sichergestellt wird, dass das Gewebe glatt und fest verbunden ist.

Materialqualitätsprobleme:

Verwendung von zu steifem oder locker gewebtem Carbonfasergewebe mit schlechter biegsamkeit und Schwierigkeiten, sich dem Untergrund anzupassen.

II. Maßnahmen zur Behandlung von Hohlräumen

Kleine Hohlräume (Einzelhohlraumfläche ≤ 100 cm² / 10.000 mm²):

Nadelinjektion eine Injektion von Reparaturharz kann versucht werden, um den Hohlraum zu füllen.

Hinweis: Diese Methode weist begrenkte Wirksamkeit auf. Schwierigkeiten bei der Harzeinbringung oder eine vollständige Reparatur zu erreichen, sind häufig, wodurch diese Methode selten angewandt wird.

Große Hohlräume (Einzelhohlraumfläche 100 cm² / 10.000 mm²):

Ausschneiden: Entfernen Sie das CFK-Gewebe im ausgeschalteten Bereich vollständig.

Reparatur: Egalisieren Sie das Betonuntergrund mit Reparaturharz.

Nachbessern: Bringen Sie ein neues Stück Carbonfasergewebe an, um den Bereich zu reparieren.

Überlappungsanforderungen:

Tragende Richtung: Überlappungslänge vom neuen zum original Gewebe ≥ 200 mm pro Ende. Wenn die ursprüngliche Anzahl der Lagen ≥ 3 beträgt, Überlappungslänge ≥ 300mm .

In nichttragender Richtung: Überlappungslänge ≥ 100mm pro Seite.

Wichtige Bauausführungspraktiken:

Muss verwenden Sie einen Roller/Quetschschwamm, um kräftigen, wiederholten Druck (hin und her ist am besten) auszuüben, um die Luft vollständig zu entfernen .

Stellen Sie sicher, dass Harz aufgetragen wird gleichmäßig und ausreichend um eine vollständige zweiseitiger Durchtränkung des Carbonfasergewebes führt.

Wichtige Präventions- und Betriebspunkte:

Die Vorbereitung des Untergrunds ist grundlegend: Gründliches Schleifen, um eine ebene, trockene und saubere Oberfläche zu erzielen . Ecken müssen abgerundet werden auf den vorgeschriebenen Radius. Vorbehandlung aller Risse .

Die Klebstoffapplikation ist entscheidend: Garantie gleichmäßige und ausreichende Klebstoffapplikation (insbesondere in Kurven), sicherstellen sowohl das Substrat vor dem Aufbringen als auch die Gewebeoberfläche nach dem Aufbringen vollständig gesättigt sind .

Die Aufbringetechnik ist entscheidend: Das Gewebe straff ziehen und richtig ausrichten . Mit einem Roller/Wischer auftragen starken, wiederholten Druck , die Luft vollständig entweichen lassen um sicherzustellen, dass das Gewebe glatt und fest verbunden ist .

Die Materialqualität ist die Grundlage: Verwendung qualifiziert, hochgradig biegsam, eng gewebter, hochwertiger Carbonfasergewebe und kompatibler Strukturklebstoff .

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