芻議碳纖維在建筑結構加固工程中的應用

鄧延穎

摘? ? 要：在舊城改造等工作得以大范圍開展的背景下，建筑結構加固工程得到了廣泛施工。面對各種類型的建筑，加固改造難度較大，還要引入新型結構加固技術來保證加固效果。而碳纖維由含碳量超90%的無機高分子纖維構成，具有強度高、質量輕等特點，能夠用于代替鋼筋進行補強加固。因此，有必要加強碳纖維在建筑結構加固工程中的應用研究，從而推動工程加固技術的發展。

關鍵詞：碳纖維;建筑結構;加固工程

1? 引言

隨著國內建筑工程的逐漸增多，在實際作業期間，施工單位應選擇質量良好的建材，保障工程質量;與此同時，建筑結構的加固技術，成為增強工程質量的有效方式之一，有助于提升建筑工程的整體性能。工程設計單位人員在開展房屋建設設計期間，實現了綠色環保思想的融入，以此提升人們的居住體驗，保障建筑具有較好的穩定性與安全性。

2? 碳纖維材料加固技術概述

2.1? 碳纖維加固技術含義

碳纖維加固技術，在實際應用期間，主要應用的板材，其材質為碳纖維布、碳纖維。碳纖維、浸漬膠兩者配套使用，形成以碳纖維為材質的復合材料，此類復合材料具有較強的穩定性能，是以碳纖維布片作為材料主體。此種材料應用范圍：建筑物工程中增加荷載方面的設計;增強工程性能;當材料發生老化，混凝土強度未達到設計值標準時，造成結構裂縫問題，此材料用于裂縫加固;構件修繕方式，提升構件應用性能;防護類加固工程。為此，選擇碳纖維加固技術，將其固定在建筑物結構需要加固的位置，在一定程度上有助于增強建筑整體的承載性能。此種加固方法較為突出的應用優勢為：材料輕便、牢固、不易腐蝕、經濟性佳。為此，碳纖維加固技術獲得了廣泛應用。

2.2? 碳纖維加固的原理

碳纖維加固技術主要運用兩種碳纖維材料，一種是碳纖維布，另一種是碳纖維板。這兩種材料的離析性能十分優良，尤其是碳纖維布中的碳纖維絲，其配合特殊的樹脂材料能夠顯著發揮加固功效。同時，碳纖維材料具備十分優良的抗拉強度，大概是普通鋼材的10倍左右，經過環氧樹脂浸泡后，能夠生成一種新型的復合材料，也就是單向連續性的纖維，進一步提升了碳纖維材料的抗拉強度。經過浸泡處理后，再綜合運用環氧樹脂粘結劑，將其沿著受拉方向粘貼在需要被加固的構件表面，使之和被加固構件共同受力，以此來加固建筑。

3? 碳纖維材料加固技術的優勢

3.1? 具備優良的使用性能

碳纖維材料自身具備十分穩定的化學性質，和酸、堿、鹽等各種化學物質接觸，不會發生化學反應。因此，在鋼筋混凝土結構中運用該材料時，能夠避免化學反應而帶來的腐蝕現象，亦可以降低除銹工作的成本費用。

3.2? 施工簡便

施工質量易于控制，其施工工藝簡單方便，容易操作，施工質量易于控制，可以達到很高的質量標準。

3.3? 強度較高

一般來說，碳纖維強度為2400MPa～3400MPa。該抗拉強度基本為普通鋼材的10倍以上，然而其彈性模量卻接近于鋼材。因此，將碳纖維材料運用在建筑加固工程中，受到高強度和高彈性模量的作用，能夠顯著提升建筑結構的承載能力，極大改善建筑結構的受力性能。

4? 碳纖維在建筑結構加固工程中的應用分析

4.1? 選擇合理的加固設計方案

要保證建筑加固工程質量，需要選擇合適的設計方案。設計部門需掌握建筑建造年代、建造規范、結構特點和抗震性能等，對齊結構進行準確鑒定，同時科學驗算抗震承載力，在對各方面綜合考慮下選擇合適的加固方案。碳纖維加固技術通過高強碳纖維積物在同一方向排列，采用專用粘結膠將其與混凝土結構表面緊貼，可以有效對建筑加固補強，增強構件耐彎曲、耐剪切等性能，而不需要加大結構物荷重，也不需改變結構物外形尺寸。

4.2? 施工準備

實際在應用碳纖維進行結構加固構成中，需要對各構件受力情況展開分析，確定結構加固施工不會對其他構件產生影響，然后對無關構件進行拆卸。在完成荷載卸除后，可以進行基底處理，保證結構加固質量。發現混凝土出現腐蝕問題，需要將表層混凝土去掉，確認鋼筋是否發生銹蝕問題。如果發生銹蝕，需要將銹層鏟除。針對混凝土表面，需要通過預處理將空鼓、蜂窩等缺陷清除。如果需要清除的面積較大，應利用環氧砂漿修復。如果結構避免出現裂縫，還要實施全面封閉處理，利用角磨機或砂紙對表面進行打磨，將油漬和雜物清除，保證表面平整、潔凈。針對轉角位置，需要打磨成圓弧狀，利用鼓風機進行表面清理，使表面保持干燥。

4.3? 處理粘貼基底

首先，對建筑構件表面的情況進行簡單的評估，檢查是否存在殘缺部位，是否出現銹蝕情況。若存在殘缺部位，需要進行簡單的處理和修復，且處理的深度需要達到構件的實際位置。對于存在的銹蝕情況，需要將銹蝕問題予以處置。其次，針對建筑結構中出現的裂縫現象，利用樹脂材料進行修補。若裂縫較小，則采取涂刷密封即可，若裂縫較大，則需要進行灌注處理。再次，將需要粘貼碳纖維材料的范圍進行測量標記，并處理干凈需要粘貼的表面。最后，清理干凈需要粘貼碳纖維材料構件表面的灰塵，可以借助高壓水或者高壓空氣，清理干凈后需要將其晾干才能進行粘貼操作。

4.4? 涂刷底膠

根據工作量對所需底膠數量進行計算，進行精準配比后攪拌均勻，再投入使用，切勿一次配比太多導致浪費，攪拌均勻的底膠如第一時間沒使用完第二次再次使用時其性能將大打折扣;使用刷子在底層進行涂膠，切記要均勻，涂完后待自然風干即可。冬季涂刷時切記不能涂得太厚，不然會影響其粘結性能;待底膠自然風干后，用砂紙將表面進行平整處理，刮去多余的部分;用手指感觸底膠狀態，完后干透后進行下一步操作。

4.5? 粘貼碳纖維材料

在運用碳纖維片時，需要對其質量進行嚴格把關，嚴格把關制作和運輸等過程，同時在裁剪時，還需要嚴格防范折彎現象。在粘貼相鄰位置的碳纖維片的時候，受力方向需要重疊至少20cm，如果需要進行多層粘貼，也就是超過3層重疊需要超過30cm。垂直方向上保持在10cm左右即可。如果存在多條碳纖維板，且需要平行粘貼，在板間縫隙需要保持在5mm以上。此外，碳纖維片粘貼時，在粘貼完碳纖維片和樹脂后，要利用橡皮滾筒來滾壓碳纖維，并沿著纖維方向，盡可能的排盡二者間的空氣，確保粘貼質量達標。

4.6? 養護

首先，將碳纖維布粘貼牢固之后，應在自然條件下持續養護24h，使其初始固化，同時在固化的過程中應避免受到干擾。其次，在各道施工工序完成后，且樹脂完全固化以前，應使用塑料膜對其進行覆蓋，以此避免受到雨水和風沙等的侵蝕。最后，養護是使碳纖維布達到設計要求的強度的關鍵環節，為保證強度，需要有足夠的養護時間，但具體的養護時間會因為氣溫的不同而不同，當氣溫較低時，應延長養護的時間，相反，當氣溫較高時，可縮短養護時間。

5? 結束語

綜上所述，在建筑結構加固工程中，應用碳纖維材料能夠使構件抗彎性能、承力性能等各種性能得到提升，保證建筑結構的穩固性。而在實際應用的過程中，還應結合建筑結構加固需求提出合理技術方案，并加強各道工序施工管理，使工程質量得到保證。

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