淺析碳纖維布在鋼筋混凝土結構加固中的應用

摘要:碳纖維布補強加固混凝土結構技術的研究和應用已成為土木工程界的一個特點。本文結全工程應用實例，時碳纖維布加固施工技術在建筑工程修繕中的應用加以探討。

關鍵詞:碳纖維布加固原理 加固施工技術混凝土浸漬樹脂

鋼筋混凝土結構房屋加固的必要性鋼筋混凝土是房屋、橋梁等利工程建設中應用最廣泛的材料之一 ，然而 ，由于地理環境、自然災害以及人為因素的影響 ，混凝土工程的耐久性受到影響。

碳纖維布加固是把碳纖維布用含樹脂脂系粘結劑在混凝土構件受損處，使之與基體合為一體，從而提高混凝土構件的承載力，減少混凝土構件的變形和控制裂縫擴大的一種加固方法。用于建筑結構加固纖維材料具有優良的力學性能，抗拉強度高、密度小、耐腐蝕性和耐久性好等優點。目前，在全國各地許多地區的橋梁和工民建工程加固中得到了廣泛的應用。在某學校教學樓的加固中，我們通過多方面綜合比較后選擇了碳纖維粘貼加固的方式。下面結合“教學樓”具體工程實踐談談碳纖維布在鋼筋混凝土結構加固中的應用。

1. 碳纖維布加固原理

(1)特點

①高抗拉強度、高彈性模量。

②施工方便，無需任何夾具、模板，能適應各種結構外形的補強而不改變構件外形尺寸，可多層粘貼，并能有效地封閉混凝土的裂縫;

③耐腐蝕及耐久性能好。

④不增加結構自重。

(2)適用范圍。適用于各種形式的鋼筋混凝土結構或構件的加固補強。

(3)加固機理。利用專用環氧樹脂將抗拉強度極高的碳纖維布粘貼于混凝土結構表面，并與之形成整體，共同工作。

2. 施工準備

(1)應認真閱讀設計施工圖。

(2)應根據施工現場和被加固構件混凝土的實際狀況，擬定施工方案和施工計劃。

(3)應對所使用的碳纖維片材、配套樹脂、機具等作好施工前的準備工作.

3. 施工工藝流程

混凝土基底處理→涂底層涂料→用環氧膩子進行殘缺修補→貼碳纖維布→養護→涂裝→完工驗收。

4. 混凝土基底處理

(1)裂縫處理。寬度小于0.2mm的裂縫，用環氧樹脂進行表面涂抹封閉;大于0.2mm的裂縫用環氧樹脂灌縫。“選煤廠主廠房”加固的主次梁大部分都有寬度不一的裂縫，為此我們對所加固的主次梁首先進行了壓力灌膠處理。

(2)將混凝土構件表面的殘缺、破損部分清除干凈，達到結構密實部位，使其表面平整。

(3)檢查外露鋼筋是否銹蝕。如有銹蝕，需進行必要處理。

(4)對經剔鑿、清除和露筋的構件殘缺部分，用環氧砂漿進行修補、復原，達到表面平整。

(5)將構件表面凸出部分(混凝土構件交接部位、模板的接差等)打磨平整，修復后的接差要盡量平順;棱角的部位，用磨光機磨成圓角，圓角半徑須≥20mm。

(6)結構或構件用角磨機打磨除去1-2mm厚表層后，用吹風機將表面灰塵和雜物清理掉，用酒精清洗，并使表面充分干燥。

5. 涂底層涂料

(1)把底層涂料的主劑和固化劑按規定比例稱量準確后放入容器內，并用攪拌器攪拌約8∽10分鐘左右至A、B組份混合均勻為止。攪拌時最好沿同一方向攪拌，盡量避免混入空氣形成氣泡。每次配置量以小于3公斤為宜，現配現用。

(2)用專用滾筒刷均勻地將底層涂料涂刷于混凝土表面，厚度不超過0.4mm，并不得漏刷或有流淌、氣泡，指觸干燥后，才能進行下一道工序的施工。

(3) 底層涂料指觸干燥或固化后，表面上的凸起部分(一般類似結露的露珠一樣)要用砂布或角磨機磨平。

6. 用環氧膩子進行殘缺修補

(1)構件表面凹陷部位應用環氧膩子填平，并修復至表面平整、順滑。

(2)內角(段差、起拱等)要用環氧膩子填補，使之平順。膩子涂刮后，表面仍存在的凹凸糙紋，應再用砂紙打磨平整。

7. 粘貼碳纖維布

(1)按設計要求的尺寸用鋒利刀具裁剪碳纖維布，應整齊劃一，避免毛刺、缺角。宜在平整木板(如三合板)、紙板上裁剪。

(2)樹脂的主劑和固化劑應按規定的比例稱量準確，裝入容器用攪拌器均勻攪拌。一次調和量應在可使用時間內用完。

(3)纖維順長方向片材的接頭必須搭接10cm以上。該部位應多涂樹脂，脫泡、樹脂操作按正常進行。在片材寬度方向不需要搭接。

(4)貼布前用專用滾筒刷均勻地涂抹粘貼用環氧樹脂，使其均勻涂抹于混凝土粘貼部位和碳纖維布上，拐角部位適當多涂抹一些。按設計要求的尺寸裁剪碳纖維布，拉緊對齊后粘貼，用刮板、滾筒沿同一方向反復滾壓，去除氣泡，直至膠料滲出，充分浸潤膠料碳纖維布。

(5)纖維布施工30分鐘后，用滾筒刷均勻涂抹粘貼用環氧樹脂。如需多層粘貼則重復1~5步驟，并保證底層粘貼的碳纖維片上涂已指觸干燥，才能粘貼下一層。

(6)最后一層碳纖維的上涂應涂刷均勻、周邊整齊。

8. 養護

(1) 碳纖維布施工后，應進行養護，保證養護期間的溫度不低于環氧樹脂的允許使用溫度。

(2)養護期一般在1~2周內。

(3)對于有風吹、雨淋或有可能人為擾動的地方應進行遮擋封閉養護。

9. 表面涂裝

對于有外觀裝飾要求的結構或構件，可在粘貼后的碳纖維表面噴沙抹灰后涂刷常規涂料。

10. 施工主意事項

(1)氣溫在5℃以下、相對濕度RH>85 %、混凝土表面含水率在8%以上、有結露的可能時，無有效措施不得施工，施工時應保證氣溫在5℃~35℃之間，相對濕度不大于85 %的環境下施工。

(2)由于碳纖維片為電的良導體，應使其遠離電源。

(3)施工用各種樹脂遠離明火，并避免陽光直射。

(4)施工及檢查人員應穿防護工作服，配戴口罩、手套、防護眼鏡等防護用品。

(5)施工現場通風狀況良好。

(6)當樹脂粘附在皮膚上時，應立即用肥皂水沖洗，濺入眼內用清水清洗或及時就醫。

(7)經常整理清掃作業場，清潔作業環境。"

11. 檢驗與驗收

(1)在開始施工之前，應確認碳纖維布及配套樹脂類粘結材料的產品合格證，產品質量出廠檢驗報告，進口材料要有商檢證，各項性能指標應符合有關規定的要求。

(2)采用碳纖維布及配套樹脂類粘結材料對混凝土結構進行加固修復時，應嚴格按有關規定進行各工序隱蔽工程檢驗與驗收。如施工質量不能滿足有關規定的要求時，應立即采取補救措施或返工。

(3)碳纖維布實際粘貼面積應不少于設計量，位置偏差應不大于l0mm。

(4)碳纖維布與混凝土之間的粘結質量可用小錘輕輕敲擊或手壓碳纖維布表面的方法來檢查，總有效粘結面積不應低于95%.當碳纖維布的空鼓面積小于10，000mm2時，可采用針管注膠的方式進行補救.空鼓面積大于10，000mm2時，宜將空鼓處的碳纖維片材切除，重新搭接貼上等量的碳纖維布，搭接長度應不小于l00m。

(5)必要時可對碳纖維片材和配套樹脂類粘結材料進行現場取樣檢驗。

12. 結束語

碳纖維在鋼筋混凝土結構構件的加固工程中，有著適應性強、加固范圍廣、高強高效、施工簡便等傳統加固方法所不具備的特點，講碳纖維廣泛地應用于混凝土結構的加固中，對促進加固工程的發展有著積極的推動作用。本工程施工完成后，無論是施工質量，還是確保工期和后期服務工作，均受到業主、監理單位、設計單位的好評，經驗收確認效果良好，達到預期加固目的。

作者簡介

任傳利(1972- )，畢業于武漢科技大學，工程師，從事建筑工程技術施工管理工作。