淺談碳纖維在校舍加固工程中的應(yīng)用

文章編號：2095-6835（2016）07-0134-01

摘 要：國務(wù)院在汶川地震后對江蘇省校舍安全工程給予了高度重視，并明確下達(dá)了總體目標(biāo)，即以重點(diǎn)設(shè)防類抗戰(zhàn)設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)為基點(diǎn)，在全省范圍內(nèi)展開綜合防災(zāi)建設(shè)，全面加固中小學(xué)校舍，使之滿足各類自然災(zāi)害的防災(zāi)避險要求，從而切實(shí)保障中小學(xué)生的人身安全。因此，闡述了房建結(jié)構(gòu)加固過程中碳纖維布的重要作用，并詳細(xì)介紹了碳纖維布的特點(diǎn)及其在補(bǔ)強(qiáng)加固中的施工要點(diǎn)、技術(shù)特點(diǎn)和適用范圍等。

關(guān)鍵詞：碳纖維布；碳增強(qiáng)復(fù)合材料；碳纖維片材；鋼筋混凝土

中圖分類號：TU375 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.07.134

1 碳纖維材料的基本特性

碳纖維片材為碳增強(qiáng)復(fù)合材料在補(bǔ)強(qiáng)加固過程中所運(yùn)用的基本材料。這類材料是集中類型纖維的統(tǒng)稱，分為用環(huán)氧樹脂浸漬固化的碳纖維布、單向排列成束的連續(xù)碳纖維和未經(jīng)樹脂浸漬固化的碳纖維布。在需要補(bǔ)強(qiáng)加固的鋼筋混凝土構(gòu)件表面粘貼適宜的片材或樹脂浸漬樹脂，一段時間后樹脂會固化，從而使原構(gòu)件實(shí)現(xiàn)補(bǔ)強(qiáng)加固。

1.1 碳纖維片材

在拉伸強(qiáng)度方面，片材具有一定的優(yōu)越性，其拉伸強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通碳素鋼板。 根據(jù)力學(xué)性能，可將碳纖維片材劃分為高強(qiáng)度、高模量和中等模量三類。其中，高模量片材的彈性性能較好，不過這類片材的伸長率較低。從化學(xué)結(jié)構(gòu)的角度可看出，碳纖維片材不僅質(zhì)量較輕，且化學(xué)穩(wěn)定性較好。此外，傳統(tǒng)鋼材易受到化學(xué)物質(zhì)的腐蝕，而碳纖維片材克服了這一缺點(diǎn)，不僅具有耐腐蝕性，且耐熱性和耐寒性較好。

1.2 配套樹脂類黏結(jié)材料

底層涂料、油灰、黏結(jié)樹脂或浸漬樹脂共同構(gòu)成了混凝土結(jié)構(gòu)加固修補(bǔ)配套樹脂系統(tǒng)。其中，底層涂料是整個修補(bǔ)過程的基礎(chǔ)，能夠促進(jìn)黏結(jié)；油灰為碳纖維片材作用的發(fā)揮奠定了基礎(chǔ)，可填充混凝土表面的孔隙；黏結(jié)樹脂主要用于碳纖維板的粘貼，浸漬樹脂則運(yùn)用在碳纖維布的粘貼中。

2 碳纖維加固補(bǔ)強(qiáng)的施工流程

碳纖維加固補(bǔ)強(qiáng)的施工流程分為以下6步：①在處理基底前確定粘貼碳纖維的范圍。為了確保結(jié)構(gòu)的緊密性，需要清理碳化層部分，修復(fù)砼構(gòu)件表面的破損和殘缺，并有效處理外露鋼筋的銹蝕問題；利用環(huán)氧樹脂修補(bǔ)裂縫，如果縫寬>0.2 mm，則應(yīng)進(jìn)行灌縫處理，如果縫寬<0.2 mm，則應(yīng)進(jìn)行涂刷密封處理；合理處理棱角，運(yùn)用磨光機(jī)打磨，使表面凸出的部分平順、光滑；進(jìn)一步處理構(gòu)件表面，使其清潔、干燥。②用底層涂料涂刷底層。按比例稱量底層涂料的固化劑與主劑，并在容器中攪拌，調(diào)和量不宜過大；用砂紙打磨固化后構(gòu)件表面的凸起部分。此外，砼表面含水率>8%、有結(jié)露可能、相對濕度高于85、氣溫低于5℃時應(yīng)停止施工。③運(yùn)用環(huán)氧膩?zhàn)有扪a(bǔ)構(gòu)件。用環(huán)氧膩?zhàn)犹钇讲⑿迯?fù)構(gòu)件表面的凹陷部位和內(nèi)角。④粘貼碳纖維片。避免碳纖維片在儲存、運(yùn)輸、裁切和粘貼過程中發(fā)生彎折，纖維片的長度應(yīng)以6 m為標(biāo)準(zhǔn)，并用壁紙刀和鋼直尺裁剪；在橫向上無需搭接，碳纖維接頭應(yīng)以10 m為標(biāo)準(zhǔn)；完成下涂環(huán)節(jié)，即在合理摻配樹脂固化劑與主劑后涂刷均勻；在貼片過程中應(yīng)對碳纖維片進(jìn)行適當(dāng)?shù)臐L壓，從而確保壓出空氣和樹脂的滲入。⑤養(yǎng)護(hù)。完成上述階段后，需要進(jìn)行初期固化，并在初期固化中開展24 h不受干擾的自然養(yǎng)護(hù)。⑥涂裝。完成樹脂固化后，應(yīng)進(jìn)行色彩和耐火涂層的涂刷，并進(jìn)行構(gòu)件表面的補(bǔ)強(qiáng)加固。

3 碳纖維（片材）加固處理的要點(diǎn)

本文主要敘述碳纖維加固處理的幾個要點(diǎn)。在加固前，必須處理梁板，并在完成卸載和支頂后依次進(jìn)行下列工序：①處理混凝土表面。在清除了構(gòu)件表面裂化的混凝土后，使混凝土的結(jié)構(gòu)層裸露出來。②利用環(huán)氧樹脂進(jìn)行封閉和灌縫處理。值得一提的是，鋼筋保護(hù)層的厚度必須嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置，且必須進(jìn)行打磨處理，并清除結(jié)構(gòu)表面的凸起部分，確保構(gòu)件表面清潔、干燥、平整。如果碳纖維的粘貼有特殊的轉(zhuǎn)角要求，則應(yīng)進(jìn)行倒角處理，將轉(zhuǎn)角打磨至圓弧形狀。③對底層樹脂進(jìn)行涂刷處理。運(yùn)用專用滾筒刷在混凝土表面均勻涂抹底層樹脂，確保樹脂表面干燥后方可繼續(xù)施工。④找平處理。該階段需要充分運(yùn)用找平材料有效填補(bǔ)混凝土表面的凹陷，從而確保混凝土表面不存在菱角。⑤碳纖維片材的粘貼。在需要粘貼的部位按比例涂抹浸漬樹脂，并利用橡膠滾筒進(jìn)行滾壓處理，確保纖維內(nèi)的所有氣泡被壓縮排出，但在滾壓過程中，應(yīng)確保碳纖維布不受損傷和被浸漬樹脂浸透；重復(fù)上述工序，下一層的粘貼必須在纖維表面干燥的情況下進(jìn)行，如果干燥時間>1 h，則應(yīng)在12 h后涂刷下一層。

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作者簡介：劉雪君（1974—），女，大專，助理工程師，項目經(jīng)理，主要從事化工建筑方面的研究。

〔編輯：張思楠〕