碳纖維加固工程常見問題及防治

李智穎

(中煤招標有限責任公司，北京100011)

近年來，隨著我國經濟的發展，為適應新情況下的需要，越來越多的建筑(構筑)物需要進行主體結構的加固。碳纖維加固技術與其他加固技術相比較具有施工周期短、施工方便、經濟效益明顯等優點，因此碳纖維加固技術也較多地應用在鋼筋混凝土主體結構的加固中。在加固施工過程中，因種種原因，存在較多的問題，這些問題直接影響到碳纖維加固的質量。為保證整個加固工程的質量，就必須對這些問題進行分析并采取防治措施。

1 碳纖維加固工程概述

粘貼碳纖維結構加固技術是指采用高性能粘結劑(建筑結構膠)將碳纖維布粘貼在建筑結構構件表面，使兩者共同工作，提高結構構件的(抗彎、抗剪)承載能力，由此而達到對建筑物進行加固、補強的目的。

碳纖維增強聚合物(Carbon Fibre Reinforced Poly－mer簡稱CFRP，也稱為碳纖維增強塑料)是由環氧樹脂粘高抗拉強度的碳纖維束而成的。碳纖維加固技術適用于各種結構類型、各種結構部位的加固修補，如梁、板、柱、屋架、橋墩、橋梁、筒體、殼體等混凝土結構，要求基層混凝土的強度等級不低于C15即可。碳纖維布加固混凝土結構施工工藝流程:混凝土結構表面處理→配制并涂刷底層粘結劑→面層找平處理→粘貼樹脂的配制并侵潤碳纖維布→粘貼碳纖維布→表面防護。

2 碳纖維加固工程常見問題

在碳纖維加固施工的過程中，加固質量達不到設計及施工規范要求的情況比較常見，具體分析起來主要有以下方面原因。

(1)碳纖維布或建筑結構膠質量達不到設計要求;

(2)混凝土結構表面打磨處理不符合規范要求;

(3)建筑結構膠配比、攪拌等使用方法不符合建筑結構膠使用要求，或粘貼碳纖維布時施工方法不符合施工規范要求;

(4)碳纖維布在被保護前受到破壞，或保護層受到破壞(或保護層裂縫)。

3 碳纖維加固工程常見問題防治方法

3.1 碳纖維布或建筑結構膠質量達不到設計要求的防治方法

(1)施工過程中為確保碳纖維布及建筑結構膠質量達到設計和規范的要求，在施工前應安排專業技術人員熟悉設計圖紙及相關加固施工規范，并根據圖紙設計要求提出碳纖維布及建筑結構膠的材料計劃，材料計劃經技術負責人審核后交材料人員采購，采購時材料人員必須嚴格按照圖紙設計的規格、型號，并選擇技術成熟、信譽好且隨產品提供質量保證資料的廠家進行采購。碳纖維布及建筑結構膠在使用前應選擇有資質的實驗室取樣復試，當其質量滿足設計及規范要求時方可使用。

(2)在施工過程中應采取保護措施，嚴格按照碳纖維布及建筑結構膠的使用說明保護其不受污染或破壞，如遇到不合格或遭到破壞的碳纖維布和結構膠，應及時選擇合格的材料進行更換。

3.2 混凝土結構表面打磨處理不符合規范要求的防治方法

(1)結構混凝土面處理時首先把疏松混凝土鑿掉，并把銹蝕的鋼筋用鋼絲刷刷掉被銹蝕層，然后用壓縮空氣將表面浮塵清除干凈。對于較大面積的劣質層，在鑿除后應用環氧砂漿進行修復，并養護3 d。在該工序施工中一定要注意兩點，一是必須將疏松的混凝土剔鑿掉，否則會影響加固效果;二是必須待修補砂漿干燥后，再進行下道工序的施工，否則也會影響加固質量。

(2)針對未鑿部位但需加固處用混凝土角磨機、砂紙等機具除去混凝土表面的浮漿、油污等雜質，構件基面的混凝土要打磨平整，尤其是表面的凸起部位要磨平。在該工序的施工中必須將老混凝土表面浮漿、油污等雜質清理干凈，且打磨平整，否則易使碳纖維布與結構面間形成隔離層，或有凸起和凹坑，造成碳纖維布粘結成空鼓或氣泡。

(3)待混凝土面剔鑿、修補、打磨完成后，用丙酮將需粘貼處清洗干凈。該工序施工時，也必須將混凝土表面的浮塵清洗干凈，否則也易造成碳纖維布粘結空鼓。

(4)針對因混凝土基層處理不好而引起的質量問題，必須采取正確的處理方法，以保證處理后的加固質量滿足設計及施工規范要求。

3.3 建筑結構膠使用方法不正確或粘貼方法不符合規范要求的防治方法

3.3.1 技術交底

在施工前現場技術人員應根據設計圖紙要求、施工規范要求及上述材料產品使用說明針對建筑結構膠的使用方法及碳纖維布的粘貼方法編制技術交底，對施工人員進行現場技術交底，使每個參與施工的人員熟悉掌握建筑結構膠的使用方法及碳纖維布粘貼施工方法。

3.3.2 樣板先行

在大面積粘貼施工前，由技術人員指導，全體施工人員參加，選擇一個粘貼面積較小的構件進行現場粘貼試驗，待試驗結果合格且全體施工人員掌握施工方法后，再進行大面積的粘貼施工。

3.3.3 建筑結構膠配比、攪拌注意事項

(1)建筑結構膠的甲乙兩組成份要嚴格按使用說明中要求的數量比例進行配比，并按投放次序進行投放攪拌。生產廠家的推薦配比，是以大量試驗數據為基礎的，施工中應遵循此比例，誤差應控制在3%以內。超過規定的誤差，將對膠固化后的性能產生不利影響。

(2)結構膠由幾十種原料組成，一般都加入防沉淀的材料，基本上解決了儲存一段時間后，結構膠各組分沉淀不勻的現象。但每次配合前，應用細棒將包裝桶內的膠適當攪拌，這對保證結構膠拌和后粘貼效果是有益的。且應注意A、B膠不能混用同一細棒。

(3)結構膠攪拌時，應攪拌均勻。雙組分結構膠混合攪拌均勻非常的重要，結構膠的黏度越大，攪拌時間應越長，均不宜少于10 min。一些結構膠A、B組分顏色反差大，容易大致判斷攪拌均勻與否，但不應成為減少攪拌時間的理由。少量的配膠攪拌器可用光滑的細鋼筋，手工攪拌。大量的配膠攪拌器可由電錘和攪拌齒組成，攪拌齒可用電錘鉆頭端部焊接十字形φ14鋼筋制成。

(4)結構膠攪拌時應避免摻入其他雜物，否則會影響結構膠的質量。

3.3.4 粘貼注意事項

(1)碳纖維布一定要用粘貼結構膠浸潤透，盡可能讓結構膠充分滲入碳纖維單絲之間的空隙中，提高各單絲之間共同工作的性能。

(2)浸潤后的碳纖維布用手輕壓貼于需要的位置，用橡皮滾筒順纖維方向均勻平穩壓實，使結構膠從兩邊溢出，保證碳纖維布與結構之間密實無空洞，或者有效粘貼面積不小于95%。待指觸干燥后，即可以進行第二道碳纖維布的粘貼，方法同第一道。注意:碳纖維布的搭接長度一般為100 mm，端部用橫向碳纖維布固定。

(3)碳纖維片材沿其纖維方向折直角會導致應力集中，影響其強度發揮。施工時將角部磨成圓角，可減緩應力集中，碳纖維布的強度基本不受影響。

(4)粘貼施工時所用結構膠自攪拌完成時應在說明書規定的時間內使用完，否則也會影響加固質量。

3.4 碳纖維布在被保護前受到破壞，或保護層受到破壞(或出現裂縫)的防治方法

3.4.1 做好施工防護

在碳纖維布施工過程中，為保證已粘貼碳纖維布免受破壞，施工人員應注意保護已粘貼的碳纖維布，防止其受到碰撞或污染。針對周圍施工環境復雜或污染源較多的狀況，應在已施工部位的上方和四周搭設保護棚，以保證已施工完或正在施工的部位免受破壞。

3.4.2 保護層施工要點

為確保已粘貼的布外側砂漿保護層不裂縫，應處理好以下幾點:

(1)在已粘貼碳纖維布表面撒沙時，應選用不含泥塊、雜物的中粗砂。(2)粉刷砂漿保護層時應保證結構膠完全凝固和干燥。(3)在粉刷砂漿保護層前，用水適量將已粘貼的碳纖維布潤濕，粉刷完的砂漿保護層應灑水進行養護。

4 結束語

本文總結了在碳纖維布加固工程施工中容易發生的質量問題，并提出了防治這些問題的一些方法和建議。針對這些問題，施工技術人員可以提前制定防治措施，以做到質量問題的提前預防，保證碳纖維布加固工程的施工質量。希望本文能對建筑加固施工企業在防治和提高碳纖維布加固施工質量方面有所幫助。

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［2］趙彤，謝劍．碳纖維布補強加固混凝土結構新技術［M］．天津:天津大學出版社，2000

［3］吳剛，郭正興，張繼文．碳纖維復合材料加固混凝土結構技術及施工要點［J］．建筑技術，2000，31(6)