碳纖維材料在加固工程中的應用

李楊

摘 要：碳纖維材料是一種高效、高強的加固材料，其具有較高的拉伸模量和拉伸強度，將其應用于建筑加固工程，能有效提升加固構建的整體性和穩定性。本文在闡述碳纖維材料加固原理和優勢的基礎上，就其在加固工程中的施工要點展開分析，同時指出加固工程碳纖維材料使用時的注意事項，期望能進一步提升碳纖維材料在加固工程中的應用質量，僅為推動建筑工程行業的有序發展。

關鍵詞：碳纖維;加固工程;技術要點

城市化建設背景下，加固工程項目建設數量逐漸增多，其能在合理使用加固材料、工藝的基礎上，實現原建筑結構的強度、剛度和承載能力。碳纖維材料是一種高效化的加固材料，其在建筑加固項目中的應用極為普遍;然在工程項目建設中，碳纖維加固施工工藝具有極強的專業性，一旦加固工藝不合理，勢必會降低加固工程的施工質量。基于此，有必要進行碳纖維材料加固工藝的深入研究。本文就碳纖維材料在加固工程中的應用要點展開分析。

1 碳纖維材料加固原理和優勢

1.1 碳纖維材料加固的基本原理

碳纖維材料是當前建筑工程加固項目中使用的基本材料，與普通鋼筋相比，碳纖維材料不均具有較高的強度和密度，而且在彈性以及抗輻射性等方面效果突出。采用碳纖維材料對工程構件進行加固時，施工人員會配合使用樹脂進行加固處理。具體而言，通過樹脂的粘結作用，碳纖維材料與建筑主體結構結合在一起，隨后，碳纖維材料會憑借自身突出的抗拉強度和彈性模量，實現建筑結構件的有效加固。現階段，底層樹脂、找平樹脂及粘結樹脂是碳纖維加固中樹脂應用的三種基本形態，通過這些樹脂的應用，碳纖維和建筑構件緊密聯系在一起，有效地保證了構建的強度、剛度和承載力[1]。

1.2 碳纖維材料加固優勢

現階段，碳纖維材料在工程項目中的應用較為廣泛，從材料本身特性來看，其碳纖維材料密度較低，其密度僅為普通鋼材密度的25%;然碳纖維材料具有超高的抗拉強度，有研究顯示，碳纖維材料抗拉強度為普通鋼材的10倍;此外，該材料抗輻射能力突出，能避免加固構件過早損壞。將碳纖維材料應用于加固工程具有突出優勢，具體表現在：其一，碳纖維材料受氯離子、酸、堿環境影響小，工程適用性較強，應用范圍廣;其二，碳纖維材料加固施工的過程較為簡單，能有效提升施工效率;其三，從加固效果來看，將碳纖維材料應用于加固工程，能有效提升工程構建抗彎、抗震能力，同時碳纖維材料不會對構建自荷載造成影響，工程治療較為突出。

2 碳纖維材料在加固工程中的應用要點

工程項目結構加固施工具有較高的專業性，就碳纖維材料而言，其在加固工程項目中的使用通常是按照基底處理、底層涂料涂抹、貼碳纖維材料、固化涂裝、保養處理的流程進行施工的。

2.1 構件基底處理

采用碳纖維材料進行工程構件加工時，需要對構件基底進行規范處理。首先，施工人員應將構建上面的粉刷層、松動部分進行徹底清除和打磨，同時應通過高壓水或空氣清理構件表面，確保表面潔凈、無粉塵、油污，待構件完全恢復干燥后，開展碳纖維加固施工。其次，構件存在鋼筋露筋問題時，還應對保留鋼筋進行除銹處理，然后通過環氧砂漿進行修補處理，確保鋼筋被砂漿包裹密實;同時，當構件存在裂縫問題時，采用環氧樹脂進行補縫施工，當縫隙較小時，采用涂抹密封工藝，而當縫隙較大時，采用環氧樹脂灌注施工方法;最后，做好碳纖維材料粘貼位置的有效標記，并對相應的位置進行整平處理。

2.2 涂刷樹脂施工

為確保碳纖維和加固構件的有效銜接，需做好底層樹脂涂刷工作質量的有效保證。就樹脂材料而言，應就底膠和固化劑按照一定的比例進均勻混合，然后采用滾筒進行均勻涂刷，涂刷過程無流淌或氣泡。底膠涂刷過程中，應分多層涂刷，帶上一層風干后，進行下層底膠涂刷，確保底膠的平整度。通常，土層厚度需保證在0.4mm以內。在涂刷樹脂過程中，還應進行環境因素的有效控制，即應確保在涂刷樹脂時，氣溫處于5℃以上，而空氣濕度不超過85%，同時單次配置的樹脂膠液應在45min內涂刷完畢。涂刷過程中應重點關注構件轉角部位的處理，施工中，需將將轉角部位修補為光滑的圓弧，且圓弧的半徑不小于20mm，涂刷底膠固化后，進行下一層施工[2]。

2.3 碳纖維材料粘貼

碳纖維材料粘貼施工是整個加固工程建設的重點所在。在施工前，應按照工程項目設計要求，對碳纖維材料進行規范裁剪，避免碳纖維布折彎。在碳纖維片粘貼標準見表1。此外，碳纖維片粘貼施工還需考慮以下要求：其一，在拐角部位粘貼是，應采用毛刷多涂一些粘接膠體，確保粘貼效果良好。其二，在各層搭接位置處理時， 應確保搭接部位錯開，同時需用塑料刮子在碳纖維布表面沿同一方向反復排壓至膠料滲出碳纖維布外表，這樣能去除氣泡，使得碳纖維布充分浸潤膠料。其三，在多層碳纖維材料粘貼時，應待纖維表面指觸感干燥候，再進行下層粘貼施工，同時對于最外一層的碳纖維材料，需通過涂抹粘貼膠料的方式進行防護，必要時還需要點粘豆砂，待其固化后，在進行防護砂漿施工[3]。

2.4 碳纖維補強后的養護管理

針對完成粘貼補強的碳纖維材料，還應科學合理地進行養護管理。當自然溫度處于20～25℃時，碳纖維材料加固件的固化時間多處于2h以上，在養護過程中，需保證所施工項目在24h內無受潮或雨淋問題，同時嚴禁粘貼碳纖維材料受硬物碰撞。完成碳纖維補強養護后，應就其整體加固質量進行檢查，在檢查過程總，應確保碳纖維片材的實際粘貼面積不應少于設計面積，同時位置偏差不超過10mm。針對碳纖維片材與混凝土之間粘接質量檢查，可通過手壓碳纖維片或小錘輕敲的方式進行檢查。整個檢查過程中應重點關注碳纖維材料的空鼓問題，當碳纖維材料空鼓面積不超過100cm2時，通過針管注膠的方式進行修補，而當空鼓面積超過100cm2時，需將空鼓區域切除，然后進行進行搭接。最后，若碳纖維布表面粘石英砂子，則在后期粉刷中，采用107膠加水泥粉刷兩次。

3 加固工程中碳纖維材料應用的注意事項

3.1 規范碳纖維材料選用

碳纖維材料的選擇和應用對于加固工程施工質量具有較大影響，在材料選擇中，應考慮碳纖維材料的均勻程度。這是因為當選擇的碳纖維片排列不均勻時，就會出現加固構件受力不均勻問題，這會極大的降低構件的加固質量。對此，在項目初期，還應選擇均勻的碳纖維片進行加固施工。同時在碳纖維材料使用中，應合理控制碳纖維片的尺寸規格，同時應做好纖維片粘貼和接縫處理，確保加固工程整體質量突出。

3.2 規范碳纖維片的粘貼

針對碳纖維片的粘貼管理，應注重以下要點控制：其一，在碳纖維片粘貼前，進行構件加固位置、粘貼位置的精準定位，同時做好碳纖維片表面的細部處理。其二，在碳纖維片裁剪過程中，應確保裁剪后后的碳纖維片符合工程項目建設標準，碳纖維片厚度應控制在10～15cm。其三，粘貼前，應進行碳纖維片表面的清理，確保碳纖維片表面情況干凈、無粉塵。其四，在纖維片壓人樹脂施工是，應采用橡皮滾筒對碳纖維板滾壓，要求滾壓方向順著纖維方向，同時確保樹脂和碳纖維板能貼附緊密并滲入其中。

4 結論

碳纖維材料在加固工程項目建設中具有廣泛應用，其能有效提升工程機構件的強度和剛度。在加固項目施工中，施工人員只有充分了解碳纖維材料加固的原理，并進行施工要點的全面管理，才能有效地提升碳纖維材料加固施工質量，進而促進建筑工程行業的有序發展。

參考文獻：

[1]伍坤，余賽.橋梁加固中碳纖維材料的應用[J].交通世界， 2020（1）：172-173+183.

[2]田雷，侯計睿.碳纖維補強柱體混凝土結構施工方法及計算分析[J].住宅與房地產，2019（33）：198.

[3]厲國林.碳纖維加固技術在市政工程應用領域的研究[J].工程技術研究，2019，4（13）：87-88.