簡析碳纖維加固技術(shù)在建筑工程中的運(yùn)用

鄭愛軍

摘 要：由于環(huán)境因素、自然因素，建筑工程在各個階段均有著不同程度的影響，因此要采取不同的措施對結(jié)構(gòu)物進(jìn)行加固填充與修補(bǔ)。在我國加固技術(shù)的各項(xiàng)實(shí)踐活動中，證明碳纖維加固技術(shù)因其優(yōu)勢與特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用。文章通過對碳纖維材料的特點(diǎn)、施工工序及適用范圍簡單分析，簡要討論了碳纖維加固技術(shù)在建筑工程中的運(yùn)用，以供實(shí)際應(yīng)用中的參考。

關(guān)鍵詞：碳纖維加固技術(shù)；建筑工程

中圖分類號：TU746.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）24-0058-02

碳纖維加固技術(shù)在我國雖然起步比較晚，但發(fā)展迅速，它被廣泛應(yīng)用在各個領(lǐng)域，尤其是建筑工程中。在建筑物原有混凝土結(jié)構(gòu)經(jīng)過較長的年限以后，鋼筋的銹蝕、混凝土的風(fēng)化等都會使得建筑物的材料強(qiáng)度降低，需要進(jìn)行加固與改造，碳纖維補(bǔ)強(qiáng)加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)作為一種技術(shù)含量高的建筑補(bǔ)強(qiáng)加固方法，有著很強(qiáng)的實(shí)用性和推廣性，為社會經(jīng)濟(jì)效益的增長發(fā)揮了其應(yīng)有的作用與功能。

1 碳纖維加固技術(shù)概述

1.1 碳纖維加固的原理和適用范圍

碳纖維加固技術(shù)是一種新型的加固修補(bǔ)的技術(shù)方法，主要原理是利用樹脂類粘結(jié)材料于混凝土表面和構(gòu)件受力部位粘貼碳纖維布和碳纖維板，達(dá)到對結(jié)構(gòu)加固的作用。

由于碳纖維加固技術(shù)所用的碳纖維材料是無機(jī)高分子纖維，擁有很高的耐水性，不易受到化學(xué)腐蝕，即便長時間浸泡在10%的硫酸和氫氧化鈣溶液里，耐強(qiáng)度也不會降低，因此，適合用于建筑工程中大多數(shù)結(jié)構(gòu)物的加固修補(bǔ)，如梁柱構(gòu)件的抗剪加固、砌體的抗震加固、承載力不足加固、樓宇增層加固、樓面荷載增大加固、樓板開裂加固等等。

1.2 碳纖維加固技術(shù)的優(yōu)越性

1.2.1 強(qiáng)效性

由于碳纖維的材料特點(diǎn)，使得碳纖維布比普通鋼板強(qiáng)10倍，抗拉強(qiáng)度與彈性模量都遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于普通鋼板。

1.2.2 性能優(yōu)越

碳纖維材料加固混凝土結(jié)構(gòu)經(jīng)過實(shí)驗(yàn)證明有著良好的耐久性及耐腐蝕性，可以使建筑工程的結(jié)構(gòu)物在加固修補(bǔ)后能夠抵御來自于鹽、酸、堿方面的侵蝕。

1.2.3 施工便捷、高效性

碳纖維加固技術(shù)原理相素，操作便捷，不需要使用大型的施工機(jī)構(gòu)和周轉(zhuǎn)材料，對施工場地要求不高，不需要濕作業(yè)，使用碳纖維加固技術(shù)的工效是鋼板加固技術(shù)的4～8倍。

1.2.4 質(zhì)量高，工期短，適用面

碳纖維材料的柔性，決定了被加固的結(jié)構(gòu)能夠100%的有效粘貼率，即便表面不平整，也能夠有完美的粘貼，大大強(qiáng)于鋼板的粘貼率，有時候還可以在生產(chǎn)和設(shè)施正常運(yùn)營的條件下施工，避免停產(chǎn)、停運(yùn)等情況的發(fā)生，在保證質(zhì)量的前提下，縮短工期，因此，碳纖維加固技術(shù)由其操作的簡易性、原理的科學(xué)性被適用于各個領(lǐng)域。

2 碳纖維加固技術(shù)在建筑工程中施工的應(yīng)用

2.1 施工準(zhǔn)備

在施工前，首先應(yīng)該按嚴(yán)格按照施工設(shè)計(jì)準(zhǔn)備好施工材料，比如底膠的主要配制材料、粘著膠的配制材料、專用滾筒、刮板、角向磨光機(jī)、剪刀等各輔助工具；其次要按照安全規(guī)程以及施工要求搭設(shè)腳手架，高度以適合施工為前提，保證施工過程的安全高效。

2.2 施工工藝

2.2.1 卸 荷

為了保證加固構(gòu)件不受影響，要在一般工藝之前卸掉與加固無關(guān)的構(gòu)件，因此，卸荷是所有工藝的第一步。

2.2.2 基底處理

基底處理主要包括以下4個方面：①對混凝土表層出現(xiàn)的剝落、空鼓、蜂窩以及腐蝕劣化現(xiàn)象的部位，應(yīng)當(dāng)予以鑿除，如果面積較大，還應(yīng)該用環(huán)氧砂進(jìn)漿進(jìn)行修復(fù)。②全封閉處理裂縫部位。③要用混凝土角磨機(jī)、砂紙除去混凝土表面的污物，構(gòu)件的基本面要平整，如果有凸凹，則必須要打磨，轉(zhuǎn)角處要打磨成圓弧狀（R≥20 mm）。④對混凝土表面應(yīng)用風(fēng)吹機(jī)吹掃，使其干凈干燥。

2.2.3 涂底膠

涂底膠的步驟為：①底膠運(yùn)用PF膠。主劑與固化劑的比例為3？誜1置于容器中，必須精確測量，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際氣溫決定用量，并且嚴(yán)格控制使用時間，用電動攪拌器均勻攪拌，一般在1 h內(nèi)用完。②在混凝土表現(xiàn)用滾筒刷均勻涂刷好底膠，在6～24 h固化后進(jìn)行一下道工序。

2.2.4 找 平

在混凝土表面和模板接頭等不平整的部位，用PE膠填平，注意轉(zhuǎn)角處的圓弧，按要求用PE膠修補(bǔ)平滑。

2.2.5 粘 貼

粘貼是比較重要的一道工序，首先要按要求裁剪碳纖維布，調(diào)配攪拌粘貼材料粘貼劑，方法與底膠的調(diào)配與攪拌一樣，把粘貼劑均勻涂抹于待粘貼部位，可以用特制的滾子反復(fù)滾壓，注意要沿著纖維的方向。粘貼碳纖維布，不應(yīng)該有氣泡，涂刷厚度要比底膠稍厚，使粘結(jié)膠充分浸透碳纖維布，并且用刮板刮涂碳纖維布表面粘結(jié)膠，使之均勻。一般粘貼采用多層粘貼，待碳纖維布表面指觸干燥后，再進(jìn)行下一層的粘貼，重復(fù)上述步驟。在最后一層碳纖維布的表面要均勻地涂抹FR膠，碳纖維布沿纖維方向的搭接長度要大于100 mm，橫向碳纖維或粘鋼固定碳纖維端部。

2.2.6 保 護(hù)

保護(hù)是碳纖維加固技術(shù)的最后一道工藝，加固后，碳纖維布表面應(yīng)采用抹灰或者噴防火涂料進(jìn)行保護(hù)。

3 碳纖維加固技術(shù)在建筑工程中的要點(diǎn)

①在碳纖維加固技術(shù)在建筑工程應(yīng)用中，應(yīng)該首先對工程有一個整體認(rèn)識，在對實(shí)際建筑結(jié)構(gòu)物加固的位置及材料進(jìn)行周到細(xì)致的規(guī)劃，設(shè)計(jì)好圖紙，所有的程序及材料都要符合國家標(biāo)準(zhǔn)。

②在施工前，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制好碳纖維加固材料的質(zhì)量，對隱蔽工程的檢驗(yàn)與驗(yàn)收要按規(guī)定進(jìn)行，對不符合質(zhì)量要求的各項(xiàng)指標(biāo)或者工程必須要采取補(bǔ)救措施，甚至強(qiáng)令返工。

③嚴(yán)格控制碳纖維加固技術(shù)在建筑工程中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)要求。碳纖維片材的實(shí)際粘貼面積不應(yīng)小于設(shè)計(jì)面積，位置偏差不應(yīng)大于10 mm，碳纖維片材與混凝土之間的粘貼質(zhì)量要嚴(yán)格檢查，用小錘輕輕敲擊或者手壓碳纖維片材表面。在碳纖維加固粘貼中，總體效粘貼面積不應(yīng)當(dāng)?shù)陀?5%，如果碳纖維布的空鼓面積不足于100 cm2，可以用針管注膠的方式進(jìn)行修補(bǔ)，如果空鼓面積大于100 cm2，可以將空鼓處的碳纖維片材切除，重新搭接貼上等厚的碳纖維片材，搭接的寬度不應(yīng)小于100 m。粘貼表面要按要求處理，膠配比嚴(yán)格按照比配的規(guī)定，攪拌均勻。

④碳纖維布的構(gòu)造必須要按照國家標(biāo)準(zhǔn)對混凝土結(jié)構(gòu)加固的有關(guān)規(guī)定，對施工現(xiàn)場的溫度進(jìn)行有效的控制，用膠前應(yīng)把溫度預(yù)熱至30 ？觷～50 ？觷之間，施工現(xiàn)場溫度不能低于0 ？觷。冬季溫度較低，在攪拌底膠及粘著膠時，應(yīng)當(dāng)有意識地延長攪拌的時間，可采用碘鎢燈、電爐或者水浴等措施使溫度升高。

⑤雖然碳纖維加固技術(shù)中結(jié)構(gòu)膠無毒，但是未固化前，有些材料對人體的皮膚及眼睛有刺激性，因此，作業(yè)人員在施工中應(yīng)當(dāng)做好防護(hù)，著工作服、戴安全帽及手套等，以避免不必要的生產(chǎn)安全的負(fù)面影響，施工場所應(yīng)適當(dāng)通風(fēng)。

4 結(jié) 語

近年來，人們對建筑物的結(jié)構(gòu)安全、使用性能和耐久性能等的要求不斷提高，對現(xiàn)有建筑的加固就越來越受到業(yè)界的重視，很多因素，例如環(huán)境、氣候、污染等方面的影響，使建筑物的結(jié)構(gòu)物發(fā)生了腐蝕陳舊老化等現(xiàn)象，因此，必須要采取有效的科學(xué)的方式對這些建筑進(jìn)行必要的修補(bǔ)和加固，由于碳纖維材料自身的優(yōu)勢和特點(diǎn)，使其成了建筑專業(yè)研究的熱點(diǎn)，隨著碳纖維加固技術(shù)在越來越多的領(lǐng)域的應(yīng)用，業(yè)界專業(yè)人士看到了更廣闊的前景。

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