淺談建筑工程中的碳纖維加固技術(shù)

劉軍華 劉培香

摘 要：我國是一個多自然災(zāi)害的國家，地震、水、火、颶風(fēng)、爆炸等災(zāi)害對建筑物會造成不同程度的損害，目前的施工管理存在先天不足，因此我國的建筑工程已經(jīng)進入新建與加固改造并舉的階段，經(jīng)常要把現(xiàn)在建好的構(gòu)筑物和建筑物進行維修加固等工程。

關(guān)鍵詞：加固技術(shù)；建筑工程；碳纖維

現(xiàn)在一種全新的、具有較高技術(shù)含量的加固方法是利用碳纖維對混凝土結(jié)構(gòu)進行加固。因為碳纖維本身有著高強度和自重輕，并且施工便捷這些良好的功能，在整個建筑業(yè)當(dāng)中有著非常廣泛的前景。

1 通過碳纖維片材進行加固

通過碳纖維片材實現(xiàn)對混凝土結(jié)構(gòu)進行加固的技術(shù)是利用通過膠黏劑把碳纖維增強復(fù)合材料片材貼在混凝土的表面，并且通過兩者的共同相互受力，達到結(jié)構(gòu)補強和抗震加固的效果。碳纖維材料自身就有著高強度、重量輕、高彈性模量和耐腐蝕等良好的特點。一般進行修復(fù)和加固混凝土所用的碳纖維材料主要分為兩種：碳纖維材料和配套樹脂。碳纖維材料的抗拉強度是建筑所用鋼材的十倍之多，而彈性模量卻與鋼材相同，這無非是一種很不錯的加固材料；配套樹脂包括找平樹脂、粘結(jié)樹脂和底層樹脂，找平樹脂和底層樹脂是起到提高碳纖維粘結(jié)質(zhì)量的作用，粘結(jié)樹脂是為了讓碳纖維和混凝土形成一個符合性的整體，兩者相互配合以便提高構(gòu)件的承載力。

2 利用碳纖維片材加固的優(yōu)點

利用碳纖維片材加固有著高強高效的優(yōu)點。因為碳纖維有著良好的物理學(xué)性能，在進行混凝土結(jié)構(gòu)的修補加固中，能夠提高混凝土結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的承載力，完善受力性能，最終使加固修補達到最高效。據(jù)有關(guān)資料顯示，碳纖維材料是同等黏貼鋼板施工材料中其他材料的8倍。通過實驗可以得知，利用碳纖維材料進行混凝土加固有著很好的耐久性和耐腐蝕性，能夠抵抗建筑物總會遇到的酸、堿、鹽離子對構(gòu)筑物的腐蝕后果，可以廣泛應(yīng)用到各類建筑物和構(gòu)筑物中。而且不會改變結(jié)構(gòu)的形狀。針對于一些隧道、大型筒體和殼體結(jié)構(gòu)等工程，采用以往的加固方法無法完成，但是利用碳纖維片材加固技術(shù)就能夠全部解決，而且質(zhì)量能夠得到保證。

3 碳纖維材料加固所能應(yīng)用的范圍

3.1 碳纖維材料能夠廣泛應(yīng)用于各類型結(jié)構(gòu)和各種部位，而且利用碳纖維進行加固還能夠應(yīng)用到磚砌體的一些力學(xué)性能中。比如梁柱構(gòu)件的抗剪加固、混凝土柱子牛腿的斷裂加固及承載力不足加固等一系列加固工程中。

3.2 碳纖維片材加固修復(fù)混凝土的標準

在用碳纖維片材實現(xiàn)對混凝土結(jié)構(gòu)實施加固時，可以用與之相配套的粘結(jié)材料，把碳纖維片材連在一起，這樣可以保證碳纖維片材能夠有足夠的承受壓力，而且還可以與混凝土一起受力。

當(dāng)通過碳纖維片材粘貼來對混凝土結(jié)構(gòu)進行加固的時候，首先一定要符合我國現(xiàn)階段所實行的相關(guān)規(guī)范規(guī)定，采用極限狀態(tài)設(shè)計法，并把概率理論作為基礎(chǔ)，進而完成承載能力極限狀態(tài)計算，以及保證極限狀態(tài)進行驗算能夠正常使用。通過日常的定期檢測，計算出鋼筋和混凝土的實際強度，并且根據(jù)有關(guān)規(guī)定標準把相對應(yīng)的材料強度定為指標；碳纖維片材通過構(gòu)建所達到的極限時候的應(yīng)變，相應(yīng)的應(yīng)力要通過線性應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系來確定；當(dāng)用碳纖維片材對構(gòu)件實施加固時，首先應(yīng)該考慮到的是加固后會對構(gòu)件產(chǎn)生什么樣的影響；當(dāng)通過碳纖維片材對混凝土結(jié)構(gòu)進行加固的時候，必須要先去掉機構(gòu)上的活荷載，就算不能去掉荷載，也必須要想到會有二次受力的問題。在對梁和板構(gòu)件的受拉區(qū)進行加固的時候，一定要保持纖維方向和構(gòu)件軸方向呈90°，抗震加固過程中采用封閉式粘貼的時候，纖維方向要與柱軸方向呈90°。

4 碳纖維片材加固施工實例

下面以山東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司某卷煙廠一煙葉庫為例，淺析碳纖維片材加固補強的具體施工方法：山東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司某卷煙廠易地技術(shù)改造項目，位于某市經(jīng)濟開發(fā)區(qū)內(nèi)，項目總占地面積350畝，一期工程總建筑面積10余萬平方米，由聯(lián)合工房、生產(chǎn)管理用房、生活配套用房、煙葉庫和動力中心、化材油料庫、污水處理站等單體建筑組成。聯(lián)合工房為排架結(jié)構(gòu)，一層；生產(chǎn)管理用房、生活配套用房、煙葉庫和動力中心等為框架結(jié)構(gòu)，地上五層，工程于2013年8月3日開工， 于2015年1月30日竣工。在施工過程中，其中的煙葉庫工程，為五層框架結(jié)構(gòu)，建筑面積約計20000平方米，主體框架結(jié)構(gòu)施工完畢后，因工藝管道變更做法，需在框架梁上進行開洞，開洞間距4.5米，共計需要開洞1800個，開洞范圍在框架梁下部受拉區(qū)，后經(jīng)建設(shè)單位、監(jiān)理單位、施工單位、設(shè)計院共同研究，由設(shè)計院及加固研究所出具開洞區(qū)域框架梁的結(jié)構(gòu)補強方案，最終確定用碳纖維片材進行結(jié)構(gòu)補強，施工步驟如下：

4.1 清除構(gòu)件表面的浮漿層，露出混凝土結(jié)構(gòu)層，如粘貼處存在細微裂縫應(yīng)先用灌縫膠進行修補，并將構(gòu)件表面打磨平整，清理干凈并保持干燥。

4.2 混凝土轉(zhuǎn)角處應(yīng)修復(fù)為光滑的圓弧，半徑不小于20mm。

4.3 配制底層樹脂，用滾筒刷將底層樹脂均勻涂抹于混凝土表面，待樹脂表面干燥后即進行下一步工序。

4.4 碳纖維片材預(yù)先按設(shè)計尺寸剪好，將待貼材面用環(huán)氧樹脂均勻涂抹。

4.5 用滾筒沿纖維方向?qū)⑺N的碳纖維片材多次滾壓，擠除氣泡。

4.6 在碳纖維片材表面均勻涂抹浸漬樹脂。

4.7 重復(fù)以上步驟，連續(xù)粘貼三層成活。

該項目施工完畢后，框架梁開洞補強區(qū)域截面尺寸沒有加大，觀感效果好。建設(shè)單位、監(jiān)理單位都比較滿意。

5 碳纖維片材加固技術(shù)注意事項

氣溫5度以下、雨天或RH大于95%時，不可粘貼碳纖維片材；碳纖維片材為導(dǎo)電材料，盡量遠離電源；碳纖維片材配套樹脂的原料應(yīng)密封儲存，遠離火源，避免陽光直射。

6 結(jié)語

碳纖維片材加固技術(shù)的廣泛應(yīng)用，對國力相對薄弱的我國來講有著極其重要的現(xiàn)實意義，隨著科技進步和應(yīng)用碳纖維的工程實例不斷增多，碳纖維加固技術(shù)的發(fā)展也會日新月異，更趨成熟，碳纖維材料的廣泛應(yīng)用無論在經(jīng)濟效益還是社會效益方面都是具有劃時代意義的。

參考文獻：

[1]陳小兵.碳纖維加固鋼筋混凝土梁的實驗研究.