重點速覽
- 整個工程的成敗取決於兩件事:牢固乾燥的基材(拉拔強度 ≥ 1.5 MPa,含水率 < 4%)以及完全浸潤 — 在樹脂膠凝之前將碳纖維佈中的每一處空氣都擠壓排出。
- 六個步驟:準備並測試表面、底塗、視需要整平、浸潤並鋪貼第一層、以濕疊濕方式增加層數,最後固化、檢驗與保護。
- 施工前先算好整個施工區段所需的樹脂量 — 施工過程中膠凝的樹脂無法靠事後補塗面漆挽救,該區段必須切除重做。
安裝碳纖維佈是一種濕式積層施工:在現場以結構環氧樹脂將乾燥的碳纖維織物逐層黏結到已處理好的混凝土上。施工得當可充分發揮碳纖維佈的全部承載能力;施工不當則會在纖維發揮作用之前就先脫黏。這是 FidStrong 的施工方法,每一項數據皆可追溯至產品技術資料表與現場品管強制標準 ACI SPEC-440.12-22。若想了解該系統能達成什麼效果,請先閱讀什麼是 CFRP 加固。
1. 準備並測試表面
一切始於基材處理。研磨或噴砂去除所有不牢固的混凝土、浮漿、塗料與污染物,直到露出骨材、表面紋理開放為止。在塗任何樹脂之前,須先確認兩項數值:拉拔抗拉強度須達到 FidStrong 技術資料表要求的至少 1.5 MPa(ACI 規範的底線為 1.4 MPa / 200 psi,依 ASTM C1583),含水率須低於 4%(依 ASTM D4263)。碳纖維佈會包覆的外側轉角須磨圓至至少 20 mm 的半徑,以免纖維折損;且施工僅可在基材與環境溫度介於 +5 至 +35 °C 之間進行。深入了解:CFRP 施工的表面處理。
2. 為混凝土底塗
底塗可封閉混凝土孔隙,防止氣體逸出而使積層板起泡。將FSE302 底塗按重量比 2:1 混合(於 23 °C 下可操作時間約 40 分鐘),單層塗佈量為 0.3–0.5 kg/m²,須將其充分刷入表面,不可積聚。約 2 小時後即可達到不黏手狀態。關鍵在於:浸潤樹脂必須在底塗的 2–24 小時可再塗覆窗口期內施作 — 絕不可在底塗完全固化後才施作,否則會影響黏結效果。
3. 整平不平整處
僅在需要時進行。表面偏差大於約 1 mm(碳纖維佈系統)時,須在底塗前以FSE502 整平膩子(2:1 混合比,約 1.5 小時不黏手,完全固化 ≥ 24 小時)填補,超過 5 mm 的深度修補則須分層堆砌。目標是形成一個平整的表面,使碳纖維佈能全面貼合 — 若架空跨過凹陷處,會留下未黏結的空隙。
4. 浸潤並鋪貼第一層
塗佈一層浸潤樹脂底層,塗佈量為 0.3–0.4 kg/m² — 一般工程使用FSE322(2:1 混合比,可操作時間約 70 分鐘),仰面施工及不可下垂的重型碳纖維佈則使用 FSE323H。將碳纖維佈沿設計方向壓入濕樹脂中,方向須控制在 ±5° 以內(依 ACI SPEC-440.12-22)。接著再透過碳纖維佈塗第二層樹脂 — 200 g/m² 克重的佈用量為 0.5–0.7 kg/m²,600 g/m² 克重的佈則用到 1.0–1.2 kg/m² — 並以肋紋滾筒由中心向外滾壓,在樹脂膠凝之前排出每一個氣泡。此浸潤步驟是決定品質成敗的關鍵點。
5. 以濕疊濕方式增加層數
對於多層積層板,須在前一層仍具黏性時鋪貼下一層。若讓某一層先完全固化,則必須先經機械打磨並以溶劑擦拭,下一層才能與其黏結 — 已固化的表面本身並非有效的基材。纖維方向的搭接接縫須至少重疊 100 mm(此為技術資料表的底線要求;設計搭接長度須依 ACI 440.2R 透過試驗確定)。
6. 固化、檢驗與保護
讓積層板完全固化 — 於 23 °C 下需 7 天,期間須避免受到擾動、雨水與陽光照射(參見固化指南)。接著進行檢驗:以敲擊或硬幣測試,或使用紅外線熱像儀,找出乾燥或剝離的位置;對黏結至關重要的工程,須依 ASTM D7522 進行拉拔試驗 — 合格標準須同時滿足強度 > 200 psi(1.4 MPa)且破壞發生在混凝土內部。最後,戶外施工時,須在最後一道濕樹脂層中撒佈 0.5–1.0 mm 厚的石英砂並加上相容的面漆以防紫外線;已固化的環氧樹脂若長期暴露於紫外線下會劣化。
常見問題
是否需要底塗,還是可以直接在混凝土上塗樹脂?
須先進行底塗。FSE302 能滲入混凝土的開放孔隙,消除原本會使積層板起泡的氣體逸出問題。必須先塗佈並使其達到不黏手狀態(於 23 °C 下約需 2 小時),再於其 2–24 小時的可再塗覆窗口期內施作浸潤樹脂。
濕式積層 CFRP 包覆需要多久才能完全固化?
FidStrong 的 FSE322/FSE323 浸潤樹脂在 23 °C 下需 7 天達到完全固化。在此期間,積層板必須保持不受擾動、乾燥並避免陽光照射;較低溫度會延長固化時間,因此低溫環境施工需要更長的保護期。
完工後的安裝如何進行品質檢驗?
有兩項檢查:敲擊檢測(敲擊/硬幣測試或紅外線)以找出乾燥或剝離的位置,以及依 ASTM D7522 進行拉拔試驗 — 每 1,000 ft² 至少 3 次試驗,每日至少 3 次,僅當強度超過 200 psi(1.4 MPa)且破壞發生在混凝土內部而非黏結線上時才算合格。
若固化後發現小氣泡或剝離點該怎麼辦?
修補方式取決於缺陷大小。若總空隙面積低於積層板的 5%,約 2 in²(13 cm²)以下的缺陷通常可保留不處理;2–25 in² 的缺陷採低壓環氧樹脂灌注修補;25 in²(160 cm²)或以上者,則須切除並以經工程師核准的搭接方式修補。
為何施工中途用完的樹脂不能事後補塗,而必須報廢重做?
一旦碳纖維佈下方的樹脂膠凝,數小時後再補塗新樹脂只會在表面形成薄膜 — 無法重新滲透已鎖死變乾的纖維,留下脆弱的冷接縫。解決方法是切除該區段並重新鋪貼,這也是為何須事先規劃好整個施工面積所需樹脂量的原因。參見常見安裝錯誤。
FidStrong 依循 ISO 9001、14001 與 45001 品質管理系統,製造 FSC 碳纖維佈以及與之配套的 FSE 底塗、浸潤與整平環氧樹脂。本文數據取自產品技術資料表、ACI 440.2R 與 ACI SPEC-440.12-22;實際施工須遵循專案規範與合格工程師的設計。