碳纖維布加固施工技術

摘要:碳纖維布加固技術是一種新型的結構加固技術，它是利用樹脂類粘結材料將碳纖維布粘貼于混凝土表面，以達到對結構加固補強的目的。本文就針對碳纖維布加固施工過程進行分析，探討碳纖維布加固的質量控制。

關鍵詞: 碳纖維布;加固;施工技術;質量控制

一、碳纖維加固的發展背景及適用條件

碳纖維布加固修補結構技術是一種新型的結構加固技術，它是利用樹脂類粘結材料將碳纖維布粘貼于混凝土表面，以達到對結構及構件加固補強的目的。碳纖維材料(CFRP)用于混凝土結構加固修補的研究始于80年代美、日等發達國家，我國起步很晚，國家工業建筑診斷與改造工程技術研究中心引進開發了此項目，并在全國建筑加固與鑒定第四屆學術會議上獲獎。

隨著科學技術的發展，碳纖維布加固技術也日趨成熟起來，并逐漸在我們的工程施工得到應用?！短祭w維布加固修補結構施工及驗收規范》中也明確指出:碳纖維布加固修補結構技術是一種新型的加固技術，主要用于混凝土結構的加固與修補工程;它是因設計或施工不當、材料質量不符合要求、使用功能改變、遭受災害以及耐久性原因而需對鋼筋混凝土、預應力混凝土及素混凝土結構進行加固修補。

二、材料要求

由于碳纖維布加固技術是一種加固與修補工程，因此，碳纖維布加固工程必須有專項的加固設計，對碳纖維布克重、厚度、抗拉強度、彈性模量等關鍵技術參數均應明確。

有時我們會碰要設計中要求碳纖維布厚度為0.3mm等這種市場中不常見的厚度，這時我們必須將市場中所能采購到的碳纖維布的各項技術參數與碳纖維布加固設計單位溝通，必要時進行設計材料的變更，必須確保設計方案與實際材料相符。

材料進場后，試驗員應認真對碳纖維布及膠粘劑進行厚度等表觀質量檢查，并與型式檢驗報告及設計方案相核對，沒有問題后，按照規定進行見證取樣復試，待復試合格后，便可用于工程上。

三、機具設備

砂輪切割機、角磨機、刷子、砂紙、吹風機、滾筒刷、電動攪拌器、彈簧稱、滾子。

四、工藝流程

施工準備→砼表面處理→涂刷底膠→構件表面殘缺面修補→粘貼碳纖維布→養護→進行下層碳纖維布→……→養護→進行取樣拉拔試驗→涂裝隱蔽

1.混凝土表面處理

1)混凝土表層出現剝落、空鼓、蜂窩、腐蝕等劣化現象的部位應予以鑿除，對于較大面積的劣質層在鑿除后應用環氧砂漿進行修復。

2)裂縫修補:當裂縫寬小于0.2mm時，用環氧樹脂進行表面涂刷密封;大于0.2mm的裂縫用環氧樹脂灌縫。

3)打磨:用角磨機將構件表面凸出部分打磨平整，轉角粘貼處要進行倒角處理并打磨成圓弧狀，圓弧半徑不得小于10mm，但要注意保護構件的鋼筋，不得有磨損構件主筋的行為。修復后的構件表面盡量平順。

5)打磨完畢后，后刷子細心清理掉結構表面的灰塵，然后用吹風機將混凝土表面清理干凈，并保持干燥。

2. 缺陷部位涂刷底膠

粘結劑各組份用彈簧秤計量，按重量比例要求置于容器中，電動攪拌器均勻攪拌，根據現場實際氣溫決定用量并嚴格控制使用時間，一般情況下1h內用完，對已產生固化現象的粘結劑嚴禁使用。

用滾筒刷將底膠均勻涂刷于混凝土表面，待膠固化后再進行下一工序施工。

3. 構件表面殘缺面的修補

用環氧膩子對構件表面殘缺面的修補是十分重要的一步，要點如下:

1)膩子各組份按規定比例稱量準確，裝入容器，用攪拌器攪拌均勻。

2)用膩子將構件表面凹陷部位填平，修復至表面平整。當膩子涂刮干燥后，膩子表面的凹凸細紋用砂紙打磨，確保被加固構件表面平整順滑。

4. 涂刷底膠

將配好的粘結劑，用滾筒刷均勻涂刷于需要粘結的砼表面，在搭接、混凝土拐角等部位要多涂刷一些。

5. 粘貼碳纖維

粘貼碳纖維材料之前，首先應確認粘貼表面干燥。氣溫在5℃以上，如無有效措施不得施工。為防止碳纖維受損，在碳纖維材料運輸、儲存、裁切和粘貼過程中。應用鋼直尺與壁紙刀按規定尺寸切斷碳纖維材料，每段長度一般以不超過3m為宜。為防止材料在保管過程中損壞，材料的裁切數量應按當天的用量裁切為準。碳纖維接頭搭接長度必須符合設計要求，當設計無要求時，縱向搭接長度不得小于20cm，橫向接縫不得小于5cm，當有多層碳纖維布加固時，層層間的橫向接縫至少錯開1/3碳纖維布的寬度。搭接部位應多涂樹脂，保證接縫位置的碳纖維布均被浸透。其施工工藝要點如下:

1)粘結劑必須按照規定的比例稱量準確，裝入容器，用攪拌器攪拌均勻并在規定時間內使用完畢，當粘結劑出現固化現象時，必須停止使用。

2)在確定所粘貼部位無誤后剝去離型紙，用特制滾子反復沿纖維方向滾壓，去除氣泡，并使粘結膠充分浸透碳纖維布。浸透碳纖維布滲出的多余粘結膠應用軟塑膠板刮除，防止粘結膠固化后加固構件表面不平整影響下層碳纖維布的粘貼。多層粘貼應重復上述步驟，待碳纖維布表面指觸干燥方可進行下一層的粘貼，粘結下一層碳纖維布時，如果上一層存在浮灰現象時，必須用刷子予以清除，并用吹風機吹，保證表面的干燥。

3)碳纖維布的粘結質量是整個施工工藝中的重中之重，因此當碳纖維布粘結完成后，應無空鼓、氣泡等質量缺陷。若空鼓等質量缺陷時，針管注膠的方法進行補救，若粘結面積小于90%，則判定為粘結無效，需重新施工。

6. 養護

粘貼碳纖維材料后，需自然養護到初期固化，應保證固化期間不受外界干擾和碰撞，也不得進行下一層碳纖維布的粘結。

7. 拉拔試驗

根據加固重要程度，對碳纖維加固質量進行局部切割，做拉拔實驗。拉拔實驗必須在粘結劑完全固化后進行，拉拔試驗合格后，方可進行碳纖維布施工的隱蔽工作。

8、涂裝

由于碳纖維布材料力學性能好，但耐火性能差，因此，加固補強構件必須做好防火處理。防火處理的方式常采用涂刷耐火涂層。涂裝應在樹脂初期固化后進行，涂裝材料、厚度、耐火性能需按設計及有關規定進行。

五、施工安全環境措施

1、裁剪及使用碳纖維布時應盡量遠離電源，尤其是高壓電線及輸電線路。

2、碳纖維布的配套用膠要遠離火源，避免陽光直接照射。

3、現場施工人員應穿工作服，同時還須佩戴口罩和手套，施工人員嚴禁在現場吸煙。

4、配置及使用膠的場所必須保持良好的通風。

5、登高作業必須搭設穩定的腳手架，并系好安全帶。

6、使用剩余的粘結劑、碳纖維布應回收交給庫房處理，不得隨地拋灑。

參考文獻:

[1]《碳纖維布加固修補結構施工及驗收規范》同濟大學主編

[2]《碳纖維片材加固混凝土結構技術規程》CECS146 : 2003

[3]《混凝土結構加固設計規范》GB50367-2006

[4]《結構加固修復用碳纖維片材》GB/T20490-2008