淺談碳纖維片材加固混凝土結構的施工工藝

【摘 要】本文介紹了碳纖維片材的施工工藝及提出了處理方法及注意事項等。

【關鍵詞】碳纖維片材；施工工藝；質量

碳纖維增強聚合物（Carbon Fiber Reinforced Ploymer，簡稱CFRP）是一種新興的高強材料，近年來在建筑工程領域的研究與應用得到了迅速發展。碳纖維用于結構加固修補的研究始于20世紀80年代美、日等發達國家，我國起步較晚，但近年來發展十分迅速。較之傳統的結構加固方法，碳纖維加固技術是一種新型高效的加固修復技術，它具有高強、高效、施工便捷、使用面廣、具有耐久性、耐腐蝕性和抗老化性強等優點，可用于混凝土梁、柱、樓板等的加固補強。其中碳纖維片材作為一種新的混凝土結構加固修復技術其工法主要采用“三步法”，即分別用底層樹脂、找平材料和浸漬樹脂的雙組份樹脂粘結材料，將碳纖維片材粘貼在結構構件外表面，以達到加固補強的目的，目前除了在混凝土中應用以外，正逐漸推廣到砌體結構、鋼結構甚至木結構的加固修復當中。其具體施工工藝如下。

1 施工工藝流程

施工準備→ 混凝土表面和基層處理→定位及測量→ 配制并涂刷底膠→ 配制修補膠并對混凝土表面不平整處進行填補和找平處理→粘貼碳纖維片材→細化處理及質量驗收→防腐粉刷及面層防護。

2 施工準備

施工環境溫度為5℃以上，并符合配套膠粘劑要求的施工溫度，對需要保護、圍護或隔離的設備、設施、重要部位等按照建設單位的要求提前布置到位。按具體加固部位及現場施工情況科學、合理地搭設腳手架。

3 混凝土表面和基層處理

清除被加固部位表面的抹灰層或其他粘合面層，被粘貼的混凝土表面應打磨平整，打磨混凝土表面的厚度應控制在1～2mm，用高壓吹風機吹去混凝土表面浮粒，直至完全露出混凝土結構新面。對混凝土表面的油垢、污物、浮塵等，需先清理、沖刷，再對粘結面進行打磨，除去2～3mm厚表層并吹除膠粒。待混凝土表面干凈后用脫脂棉蘸丙酮擦拭表面即可涂膠。需粘貼碳纖維的柱、梁轉角粘貼處，應進行導角處理并打磨成圓弧狀，圓弧曲率半徑不應小于20mm。混凝土表面有較大孔洞、凹陷等部位，應提前用高粘結性能的修復材料修補平整，以保證其與原混凝土粘結良好。幾何尺寸超出過大及存在結構缺陷等，應提前處理。

4 定位及測量

混凝土打磨后，及時組織專業人員到現場量取粘貼碳纖維布的定位和下料尺寸，按加固設計部位放線定位，并將需粘貼碳纖維布的位置刻畫在混凝土表面上。

5 配制并涂刷底膠

1、粘貼碳纖維布或片材膠按膠粘劑生產廠家的工藝配制。將原材料按不同配合比稱量準確，分別配制底涂膠料、整平膠料及粘接膠料。先將稀釋劑加入聚合物主料內攪拌均勻，再將填料加入繼續攪拌均勻，最后加入固化劑，充分攪拌至色澤均勻后即可使用。

2、攪拌時應避免雨水進入容器，按同一方向進行攪拌，容器內不得有油垢和雜質。所有膠料要求在1h內使用完畢。

3、用滾筒刷或毛刷將涂底膠料均勻涂抹于混凝土構件表面，厚度≤0.4mm，不得漏刷或有流淌、氣泡，底膠固化后，進行下一步工序。

6 找平處理

1、按設計要求的尺寸裁剪碳纖維片材。

2、按生產廠家提供的配方配制結構膠粘劑，用滾筒刷或毛刷均勻涂抹粘貼部位，在搭接、拐角部位適當多涂。

3、將碳纖維片材用手輕輕壓貼于需粘貼的部位。

4、采用專用的滾筒順纖維方向多次滾壓，至膠料滲出碳纖維外表面，以擠除氣泡，使膠液充分浸透碳纖維布。多層粘貼時應重復上述步驟，在碳纖維布表面結構膠粘劑指觸干燥后，應立即進行下一層粘貼。碳纖維布受力方向的搭接長度應≥100mm，各搭接位置相互錯開。

5、粘貼前將碳纖維板表面擦拭干凈至無粉塵。當需粘貼兩層時，底層碳纖維板的兩面均應擦拭干凈，然后立即涂刷結構膠粘劑，膠層中央應呈拱形，平均厚度≥2mm。粘貼時用橡皮滾筒順纖維方向均應平穩的壓實，使膠液從兩邊擠出，保證密實無空隙。當平行粘貼多條碳纖維板時，兩條板帶之間的空隙應≥5mm。當需粘貼兩層碳纖維板時，應連續粘貼。

7 細化處理及質量驗收

粘貼碳纖維布時，應對每道工序環節進行控制，嚴把施工質量關。對容易出質量問題的部位，應重點檢驗，及時修復質量缺陷。施工的邊角、搭接點、修補處是容易出現質量缺陷的部位，施工時要認真對待。

碳纖維粘貼后，必須立即檢查其粘貼效果，對少量缺膠部位應及時填補到位。下道工序實施前，前道工序施工質量必須合格后方可進行。

8 防火噴刷及面層處理

粘貼碳纖維布表面應進行防火處理。加固完的梁整體表面應噴刷兩遍防火涂料，柱表面需要進行抹灰并噴刷面層涂料。

9 施工安全及注意事項

施工時應遠離電氣設備和電源，或采取可靠度的防護措施；配套膠粘劑的原料應密封儲存，遠離火源，避免陽光直接照射；膠粘劑的配制和使用場所應保持通風良好。

10 結束語

只要嚴格遵守碳纖維加固的施工工藝的流程的規定，就能夠切實保證混凝土梁、柱、樓板等的加固補強。

參考文獻

[1]李紅山、李成杰.碳纖維加固施工應用實踐，河南：河南冶金出版社，2009

[2]祝建軍、張先明.碳纖維加固技術在工程改造中的應用，浙江建筑出版社，2006