淺談碳纖維在校舍加固工程中的應用

文章編號：2095-6835（2016）07-0134-01

摘 要：國務院在汶川地震后對江蘇省校舍安全工程給予了高度重視，并明確下達了總體目標，即以重點設防類抗戰設防標準為基點，在全省范圍內展開綜合防災建設，全面加固中小學校舍，使之滿足各類自然災害的防災避險要求，從而切實保障中小學生的人身安全。因此，闡述了房建結構加固過程中碳纖維布的重要作用，并詳細介紹了碳纖維布的特點及其在補強加固中的施工要點、技術特點和適用范圍等。

關鍵詞：碳纖維布；碳增強復合材料；碳纖維片材；鋼筋混凝土

中圖分類號：TU375 文獻標識碼：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復合材料在補強加固過程中所運用的基本材料。這類材料是集中類型纖維的統稱，分為用環氧樹脂浸漬固化的碳纖維布、單向排列成束的連續碳纖維和未經樹脂浸漬固化的碳纖維布。在需要補強加固的鋼筋混凝土構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，從而使原構件實現補強加固。

1.1 碳纖維片材

在拉伸強度方面，片材具有一定的優越性，其拉伸強度遠遠高于普通碳素鋼板。 根據力學性能，可將碳纖維片材劃分為高強度、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。從化學結構的角度可看出，碳纖維片材不僅質量較輕，且化學穩定性較好。此外，傳統鋼材易受到化學物質的腐蝕，而碳纖維片材克服了這一缺點，不僅具有耐腐蝕性，且耐熱性和耐寒性較好。

1.2 配套樹脂類黏結材料

底層涂料、油灰、黏結樹脂或浸漬樹脂共同構成了混凝土結構加固修補配套樹脂系統。其中，底層涂料是整個修補過程的基礎，能夠促進黏結；油灰為碳纖維片材作用的發揮奠定了基礎，可填充混凝土表面的孔隙；黏結樹脂主要用于碳纖維板的粘貼，浸漬樹脂則運用在碳纖維布的粘貼中。

2 碳纖維加固補強的施工流程

碳纖維加固補強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。為了確保結構的緊密性，需要清理碳化層部分，修復砼構件表面的破損和殘缺，并有效處理外露鋼筋的銹蝕問題；利用環氧樹脂修補裂縫，如果縫寬>0.2 mm，則應進行灌縫處理，如果縫寬<0.2 mm，則應進行涂刷密封處理；合理處理棱角，運用磨光機打磨，使表面凸出的部分平順、光滑；進一步處理構件表面，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，調和量不宜過大；用砂紙打磨固化后構件表面的凸起部分。此外，砼表面含水率>8%、有結露可能、相對濕度高于85、氣溫低于5℃時應停止施工。③運用環氧膩子修補構件。用環氧膩子填平并修復構件表面的凹陷部位和內角。④粘貼碳纖維片。避免碳纖維片在儲存、運輸、裁切和粘貼過程中發生彎折，纖維片的長度應以6 m為標準，并用壁紙刀和鋼直尺裁剪；在橫向上無需搭接，碳纖維接頭應以10 m為標準；完成下涂環節，即在合理摻配樹脂固化劑與主劑后涂刷均勻；在貼片過程中應對碳纖維片進行適當的滾壓，從而確保壓出空氣和樹脂的滲入。⑤養護。完成上述階段后，需要進行初期固化，并在初期固化中開展24 h不受干擾的自然養護。⑥涂裝。完成樹脂固化后，應進行色彩和耐火涂層的涂刷，并進行構件表面的補強加固。

3 碳纖維（片材）加固處理的要點

本文主要敘述碳纖維加固處理的幾個要點。在加固前，必須處理梁板，并在完成卸載和支頂后依次進行下列工序：①處理混凝土表面。在清除了構件表面裂化的混凝土后，使混凝土的結構層裸露出來。②利用環氧樹脂進行封閉和灌縫處理。值得一提的是，鋼筋保護層的厚度必須嚴格按照標準設置，且必須進行打磨處理，并清除結構表面的凸起部分，確保構件表面清潔、干燥、平整。如果碳纖維的粘貼有特殊的轉角要求，則應進行倒角處理，將轉角打磨至圓弧形狀。③對底層樹脂進行涂刷處理。運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施工。④找平處理。該階段需要充分運用找平材料有效填補混凝土表面的凹陷，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，并利用橡膠滾筒進行滾壓處理，確保纖維內的所有氣泡被壓縮排出，但在滾壓過程中，應確保碳纖維布不受損傷和被浸漬樹脂浸透；重復上述工序，下一層的粘貼必須在纖維表面干燥的情況下進行，如果干燥時間>1 h，則應在12 h后涂刷下一層。

參考文獻

[1]李芝華，甘衛平，鄭子樵.建材用碳纖維復合材料應用的新進展[J].纖維復合材料，1998（01）.

[2]黃躍娟，孫大權，周海成.無損檢測技術在碳纖維復合材料檢測中的應用[J].江西建材，2015（03）.

[3]周美川.淺談碳纖維復合材料在建筑結構加固中的應用[J].中國包裝工業，2015（06）.

[4]李貴國，趙軼玲，尹冬嶺.碳纖維復合材料在工程中的應用與發展[J].低溫建筑技術，2002（03）.

[5]殷波.碳纖維復合材料加固混凝土板的有限元計算與分析[J].玻璃鋼/復合材料，2010（02）.

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

〔編輯：張思楠〕