碳纖維布的特點及其在鋼筋混凝土結構中的運用

摘 要：當前，碳纖維布已經廣泛應用于鋼筋混凝土結構加固中，有效地增強了結構的穩定性，保障了建筑安全。文章從碳纖維布的特點入手，重點探討了碳纖維布在鋼筋混凝土結構中的運用策略，以期能促進碳纖維布的合理運用，最大限度地發揮碳纖維布在加固工程中的作用。

關鍵詞：碳纖維布；鋼筋混凝土；建筑加固

碳纖維布最先應用在航空領域，大約在1985年，土木工程領域也開始應用碳纖維布進行加固。直到最近幾年，碳纖維布才廣被泛應用到鋼筋混凝土結構中。碳纖維加固技術具有耐久性、耐腐蝕性、高強高效、施工便利以及適用面廣等特點，有著良好的發展前景。

1 碳纖維布的特點

1.1 耐久性和耐腐蝕性

碳纖維布加固指的是用含有樹脂脂系的粘結劑把碳纖維布應用到鋼筋混凝土結構的受損處，讓基體和碳纖維布合為一體，以此提高鋼筋混凝土結構的承載力，進而有效預防混凝土出現結構變形、裂縫擴大等問題。碳纖維材料的化學性質非常穩定，在自然條件下，碳纖維材料不會與堿、鹽、酸以及大氣環境里的化學物質產生反應，因而解決了化學腐蝕問題，在一些易腐蝕環境中，碳纖維材料加固的優勢更加明顯。

1.2 高強、高效

物理學研究表明，碳纖維材料的力學性能十分優異。碳纖維布能夠有效提高構件的延性和承載力，進而提高構件的受力性能。將其應用到鋼筋混凝土結構的加固補強中，可以充分發揮碳纖維布高彈性、高強度的特點，達到加固目的，如圖1所示。此外，碳纖維材料還具有其它的用途，如提高梁、柱的抗剪能力，增強柱、墻等的承壓能力和抗震能力，增加梁和板的抗彎能力等。

圖1 鋼筋混凝土結構中的碳纖維布

1.3 不增加構件的體積和自重

使用碳纖維布進行加固不會增加構件的體積和自重。碳纖維布的自重比較輕，在200g/m2左右，其密度也僅占普通鋼材的四分之一至五分之一，而一般片材的增強厚度約為0.1mm-0.2mm。因此，碳纖維布不但不會改變混凝土結構的截面尺寸和自重，而且也不會減少建筑物的可利用空間。

2 碳纖維布在鋼筋混凝土結構中的運用

2.1 施工準備

施工準備階段主要包括三個步驟：首先，應當認真閱讀設計施工圖紙。然后，從施工現場以及被加固的混凝土結構的實際狀況出發，制定出施工計劃和施工方案。最后，做好使用機具、配套數值以及碳纖維材料施工前的所有準備工作。

2.2 施工工藝流程

碳纖維布在鋼筋混凝土結構中的施工工藝流程：先是混凝土的基底處理，然后是涂底層涂料，再是用環氧膩子對殘缺進行修補，再貼碳纖維布，最后是養護、涂裝以及完工驗收工作。

2.3 混凝土的基底處理

混凝土的基底處理非常的重要，具體來說主要從以下六個方面進行處理：

第一，對于裂縫的處理。對于寬度小于0.2mm的裂縫，應當使用環氧樹脂對表面進行涂抹封閉；對于寬度大于0.2mm的裂縫，應當使用環氧樹脂進行灌縫。第二，對于混凝土構件的表面破損和殘缺的部分，應當清除干凈，使其表面完整、平坦。第三，檢查外露的鋼筋是否存在銹蝕的問題。如果有，應當及時進行銹蝕處理。第四，對于經過露筋、清除和剔鑿的混凝土構件的殘缺部分，應當使用環氧砂漿對其進行復原或修補，使其表面平整。第五，對于混凝土構件表面有凸出的地方，應當進行打磨，使其平整。值得注意的是，修復后的接差應當保持平順。對于有棱角的部位，應當用磨光機將其磨成半徑大于20mm的圓角。第六，混凝土結構或構件經打磨掉1-2mm后，應將其表面的雜物或灰塵清理干凈，然后再用酒精進行清洗，確保其表面干燥。

2.4 涂底層涂料

涂底層料的步驟主要分為三步：第一，將底層涂料的固化劑和主劑按照一定的比例倒入容器內，使用攪拌器進行攪拌。這一過程最重要的便是注意攪拌方向應當保持一致，以避免進入空氣產生氣泡。此外在配置量方面也應當注意要小于3公斤，遵循“隨用隨配”的配置原則。第二，用專門的滾筒進行底層涂料的涂刷，該過程應當注意的是涂刷厚度要小于0.4mm，要均勻涂刷且不能有漏刷或有氣泡的現象。過段時間用手指碰觸，待干燥后再繼續后面的施工工序。第三，當底層涂料固化或干燥后，對于表面上的凸起部分，應當用角磨機或砂布進行打磨，使其平整。

2.5 加固施工與工藝

加固施工與工藝是碳纖維布使用的重要環節，具體來說，應當從以下幾個步驟進行施工：第一，清理粉刷層。這一步的關鍵是將混凝土表面飾面層和粉刷層松動的混凝土碎塊清理干凈。第二，混凝土結構表面處理。表面處理主要是對構件的表面進行處理，其目的是去除表面的污染物和疏松層，提高膠結力。在進行表面處理時，應當依據構件表面的干濕程度、新舊程度和堅實程度，采取不同的處理措施。第三，劃線定位和碳纖維布的截取制作。劃線定位指的是在構件上彈線畫出碳纖維布具體粘貼的位置，然后再截取和制作碳纖維布。第四，抹底膠。這一步是為了確保構件與碳纖維布間的黏貼。抹底膠的關鍵是要使用質量好的刷子或輥子，以免掉毛而影響到整個結構的加固效果。第五，抹修補膠。修補時，應對模板錯位產生的高差部位、混凝土在澆注時產生的氣泡和空洞，以及轉角部位等進行重點修補。第六，抹粘結膠，然后粘貼碳纖維布。這一步的關鍵點是碳纖維布在搭接時，長度一般是100mm，而端部一般采用橫向的碳纖維布進行固定。

3 結束語

綜上所述，文章首先從碳纖維布的特點入手，對碳纖維布的特點進行了分析，然后重點探討了碳纖維布在鋼筋混凝土結構中的運用辦法。希望通過文章研究，可以給鋼筋混凝土加固技術的推廣使用帶來一定幫助。

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作者簡介：還文超（1990-），男，江蘇鹽城人，碩士研究生。