碳纖維加固技術在工程中的應用

周為公

河南省第一建筑工程集團有限責任公司（450014）

0 概述

某工程為——工廠車間,由于建造時間較早，現結構梁板樓面出現大量裂縫。經設計人員現場復核并重新計算后，認為應對大梁粘貼碳纖維布進行加固。主要加固內容為梁粘貼300 g/m2碳纖維布。

1 施工準備

參與本改建加固工程的操作人員選擇有多年現場施工經驗的員工,再次經過加固專業培訓，全面了解本工程工藝流程,熟練掌握碳纖維粘貼、膠粘劑調配等施工工藝。

2 施工工藝要點

2.1 施工現場準備2.1.1腳手架搭設

本加固改造工程中，因工程量較小，擬采用活動腳手架，高度以滿足梁粘貼碳纖維布為準。

2.1.2物資準備

①根據現場負責工長的要求，施工人員領取所需物資；②檢查各類物資狀態是否正常、數量是否齊全。如發現異常，及時更換；③物資搬運至工作面,搬運過程中須輕拿輕放。

2.2 施工工藝流程

施工準備——裂縫處理——放線定位——基層處理——涂刷找平膠——涂刷底膠——碳纖維布粘貼——養護——表面處理。

2.3 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指定材料修復；②在裂縫部位應按照設計要求首先進行灌縫封閉處理。灌漿采用環氧樹脂壓力灌漿；③采用金剛石角磨機,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,直至見到新結構面為止；④如需清理的混凝土表面灰塵較多，還需利用無油壓縮空氣將灰塵吹凈;⑤用棉絲蘸丙酮，將打磨后的混凝土表面擦拭干凈；⑥再次檢查混凝土表面,如有凹陷的部位，須用指定材料填充找平；⑦報請現場負責人檢查。

2.4 碳纖維布的裁剪

①粘貼碳纖維布時需將成品碳纖維布裁剪成圖紙設計的尺寸;在平整面上將碳纖維布鋪平，根據設計尺寸用壁紙刀（要求刀片鋒利）沿纖維方向將碳纖維布裁成所需尺寸,余下的部分可以拼接使用，但需保證搭接尺寸≥100mm；②碳纖維布為單向受力材料，順著纖維的方向為受力方向，裁剪時要特別注意方向，切忌將纖維斜切斷。裁剪時盡量不出現拉絲現象；③裁剪及使用碳纖維布時應盡量遠離電源，尤其是高壓電源及輸電線路。

2.5 涂刷找平膠

①找平膠的配制。（具體方法參見相應產品說明，或聽從現場負責人要求）；②混凝土表面凹陷部位應用找平膠填平，模板接頭等出現高度差的部位應用找平膠填補，盡量減小高度差。

2.6 涂刷底膠

①碳纖維布的配套用膠要遠離火源，避免陽光直接照射；②底膠的配制。（具體方法參見相應產品說明，或聽從現場負責人要求）。

2.7 粘貼碳纖維布

①調配、攪拌粘貼材料用膠（使用方法與底膠相同），然后均勻涂抹于待粘貼部位，在搭接及混凝土拐角等部位要多涂一些；②粘貼碳纖維布。在確定所粘貼部位無誤后，將碳纖維布一端粘貼在混凝土面上，一邊粘一邊用滾刷沿纖維布縱向向同一方向反復滾壓，去除氣泡和皺紋，并使粘貼用膠充分浸透碳纖維布。滾壓時不得損傷碳纖維布。

2.8 施工時注意事項

①碳纖維粘貼膠的一次攪拌量應滿足本次施工的使用量，不可超出，如超過使用時間則應將粘貼膠廢棄，不允許再次使用。通常在室溫（5～20℃）條件下粘貼膠的有效時間為1 h。因此要多次少量地配膠；②施工過程中應避免碳纖維片材沿碳纖維絲的垂直方向的彎折；③施工中注意將樹脂及膠體放置在通風良好的地方，并保證不要與其它不明液體的接觸，防止發生化學反應致使樹脂或膠體的失效。

3 施工質量控制及保證措施

3.1 結構膠及碳纖維材料的質量控制

①選用的結構膠和碳纖維材料必須有較長的工程應用實例，并且各項性能指標必須滿足國標或設計指標要求；

②必須對選用的結構膠進行現場樣式試驗；

③每組結構膠開蓋使用時,必須檢查膠的顏色、氣味、粘稠程度有無異常，若有異常應停止使用；檢查生產日期是否在保質期內，不在保質期內的產品立即停止使用；

④選用的碳纖維材料必須滿足材質要求及結構尺寸要求,每一批次的碳纖維材料必須送樣檢測；

⑤碳纖維的切割必須順著纖維的方向為受力方向，裁剪時要特別注意方向，切忌將纖維斜切斷。裁剪時盡量不出現拉絲現象。

3.2 碳纖維施工操作人員的要求

①所有從事粘貼碳纖維布工程的管理人員和施工人員，必須具有實際工作經驗或經過公司的專業培訓，考核合格者才能上崗作業；

②每個施工作業班組的配膠人員必須由專人負責，其他人員不能代行其職；

③施工人員必須有高度的責任心和質量意識，對施工質量的考評必需落實到班組和個人，對出現質量事故的班組和個人必須處罰到位，出現重大質量事故的人員就地免職或除名。

3.3 粘貼碳纖維布施工的過程控制

①粘貼碳纖維布施工必須嚴格按照圖紙、技術交底和施工方案的要求和工藝進行操作；

②基層打磨深度必須達到混凝土密實的部分，完全去除炭化層，如果已經打磨到鋼筋面仍不能完全去除炭化層，應對銹化的鋼筋除銹后，使用環氧砂漿修復后再進行粘貼碳纖維布；打磨面應盡量平整；

③出現裂縫的混凝土，打磨到基層后必需對裂縫封閉或灌漿修復后方可進行粘貼碳纖維布施工；

④粘結混凝土工作面必須使用吹風機、棉紗、丙酮等清理掉灰塵、水分和油污，檢驗合格后方可進行粘結施工；

⑤膠的配制必須嚴格區分出甲、乙組分，并且嚴格按照甲乙組分的比例進行計量配比，稱量必須使用天平或臺稱進行；

⑥膠的攪拌必須充分均勻,攪拌后顏色要均勻，攪拌后如果結構膠較稀或流淌，可以加入適量（1%～5%）的工業白碳黑進行增稠處理，以免造成空鼓和不必要的浪費；

⑦膠在儲存和配制過程中不能混入水分和含水物質，否則會嚴重影響膠的固化強度；環境濕度不超過70%,基層混凝土表面觸摸無潮濕感即可,否則必須使用熱風機或碘鎢燈烘干處理；或采用適用于潮濕環境的粘結材料。雨天時，嚴禁露天配膠和進行碳纖維布粘貼施工，在室內進行施工時也必須保證無雨水滲漏,基層混凝土表面觸摸無潮濕感。

3.4 粘貼碳纖維布工程的質量檢測

①粘貼碳纖維布工程在基層打磨完工后進行一次隱蔽工程驗收；粘貼碳纖維布工程施工完畢后進行一次分項工程驗收；

②首先每個班組進行自檢，自檢合格后報項目部質檢員復檢,復檢無問題后提交監理單位驗收，每一次質檢必須作好記錄備查；

③班組自檢范圍為該班組的所有作業面；質檢員采用抽樣檢測，抽樣率不低于20%；監理驗收參考國家和行業有關規定執行；

④基層面處理的隱檢,以目測和觸摸檢測為主，無明顯的灰塵、水漬、油漬即判定合格；

⑤粘結質量，自檢時可以參考以下方法進行:檢查結構膠的固化情況和粘膠飽滿程度，固化后的結構膠指觸硬度較高,不產生收縮，用小刀刮取如刮取混凝土一樣感覺,可以判定的膠的固化效果很好；

⑥工程驗收檢測可以參照《碳纖維片材加固混凝土結構技術規程》的程序進行檢測。

4 環境管理措施

4.1 防止大氣污染

作業面適當灑水，保持濕潤，從而有效措施控制揚塵。施工垃圾設置專門地點堆放，同時適量灑水以減少揚塵，嚴禁隨意凌空拋撒。施工垃圾及時清運出場。

4.2 防止水污染

對機械用油采用有效措施，防止跑、冒、漏，滴，以免污染水體。

4.3 環境衛生

每一施工工序完成后，要做到工完場清。施工現場和生活區設有專人負責環境衛生，經常打掃，保持整潔。教育工人講究個人衛生。

4.4 文明施工管理措施

在作業面附近設置臨時建筑垃圾存放場地，配備足夠施工廢棄物回收桶，控制加固作業造成的污染。

5 小結

工程在碳纖維加固各個環節均進行了有效的控制，切實的保證了加固質量。碳纖維加固后經各方聯合驗收達到了設計意圖，收到了甲方和監理的一致好評。